如今，在科学研究和工业生产中急需开发廉价能源装置的新方法。多孔材料因其卓越的机械，热和电绝缘性能而被广泛的应用于的光热系统中，以解决能源问题。受此启发，本文研究了孔隙率对太阳能系统中多孔材料和光子晶体（PhCs）的光学和热辐射特性的影响，为精确的预测光学特性以及提高传热特性提供看一种新的设计方法。本文通过在“Matlab”软件中使用传递矩阵方法（TMM）和“Lumerical FDTD Solutions”中使用有限时间域有限差分（FDTD）法进行数值模拟，对通过多孔材料 PhCs的光辐射特性进行了广泛研究。本文还研究了在相同尺寸下具有不同介电常数的多孔硅/多孔氧化铝（p-Si/p-Al2O3）的PhCs在近红外一维透射特性和效率，以及在正入射下 800-2200nm 波长范围内孔隙率对该结构的透射特性影响，且结果与文献一致。结果表明，该结构孔隙率的增加对应的有效折射率下降，传输通带的宽度减少，阻带的外观更加明显。同时随着单元晶胞的增加，传输阻带产生得更加明显。由此可通过控制该材料的孔隙率，增强通过多孔材料PhCs的透射特性。　　同时本文利用FDTD模拟了由周期性pSi材料中的圆形气孔组成PhC中的正方形和三角形晶格的光学特性，在可见光波长 400-700nm 范围内，研究了孔隙率和晶格动态的晶胞对 pSi PhC的反射，透射和吸收特性的影响。结果表明，两种晶格中，结构的孔隙率越高，反射率越高，孔隙率降低。当孔隙率小于 50%时，三角形晶格的特性最佳，当孔半径对于晶格常数的比值超过 0.3 时，透射率也超过0.3。因此通过控制孔隙率和比率来实现通过pSi PhCs性能的优化。　　本文还提出了一种新型 Ag /pSi 复合材料作为基于金属介电层的周期性晶格纳米结构，该结构可集成在太阳能装置中来提高光操纵效率。本文使用 FDTD Lumerical 来模拟在 400-750nm的可见波长范围内，该结构研究孔隙率和层数（nLs）对反射，透射和吸收特性的影响。结果显示层数越多，反射越低，随着孔隙率的增加，反射率也会增加。透射特性与反射光谱中的反射特性相反，并且在高层数下达到最佳透射率。此外，孔隙率的增加导致透射减少，孔隙率的增加以及层数的增加导致吸收率的增加。因此在可见光波长范围内，可通过提高层数和孔隙度来增强吸收性能。在 750-3000nm的近红外波长范围内，反射和透射趋势相反，在 80%孔隙率，层高大于 500nm时，透射率最大。复合 Ag-pSi结构与复合Ag-Air多孔结构相比，在这些光学性质中发现的所有峰倾向于更高的波长。随着 pSi掺入 Ag材料的增多，吸收率最佳提高到 10%。因此可通过控制层数和孔隙率可以该结构的光学性能。　　此外，本文还研究了典型多孔材料pSi PhCs的热辐射特性。本文利用平面波展开（PWE）算法，研究了孔隙率对热辐射特性的影响，即圆形气孔的正方形和三角形网格的单元晶胞的，在不同孔隙率下的热辐射的光谱能量密度（SED）。结果标明，低孔隙率下可通过正方形晶格来增加频带隙的数量，当孔隙率超过 50%时，三角形晶格的热辐射控制更为稳定。本文还研究了孤立的和不相互作用的粒子系统 Si PhCs 中，在圆形气孔的正方形和三角形单元晶格下，晶格动态和孔隙率对热力学性质的影响，并通过将统计物理学态密度（DOS）与热力学量相联系来实现的。研究表明，不论晶格类型如何，孔隙率的增加都会导致热力学性能的降低。　　最后，本文热格子玻尔兹曼方法（TLBM）对在高温保护下高性能绝缘的聚氨酯（PU）泡沫多孔材料的传热特性进行了分析。基于格子玻尔兹曼方法（LBM）的单弛豫时间（SRT）方法，开发了一种新的代数模型来研究有效热导率（ETC），并在Matlab中利用LBM算法检查了温度分布和传导传热特性。然后将所得结果与现有的预测模型进行了比较，得到多孔材料中相关的热传导特性相一致。结果表明，材料孔隙度的增加会降低导热系数，但对材料的机械强度也会产生不利影响。