随着微纳光子学的发展,对光电器件进行微区光电性能表征是提升现有光电器件性能及发展下一代光电器件的必由之路。光电流扫描显微技术是光伏器件和光探测器件的微区光电表征的有效手段,已经用于多种器件的微观机理研究及性能提升工作。然而,光电流扫描显微技术难以区分结构光学和电学方面分别的贡献。为了实现对结构光学和电学影响进行区分和定量研究,本文设计并搭建了微区光电流测量系统,以砷化镓太阳能电池为例,通过单波长的微区反射图和单波长的微区光电流图的原位提取,并通过图像的特征提取手段,来衡量微纳结构对光电器件光学和电学方面的影响。该系统有利于进一步揭示微纳尺度下光与物质的相互作用,为研制更高效率的陷光结构及光伏型器件提供了一种定量表征手段,具体工作包括以下三个方面:1、基于光电器件的表征需求,提出了微区光电流测量系统的方案设计,其中包括系统硬件组成和软件设计。在设计系统方案时主要分为三个部分:（1）系统硬件组成实现了纳米级激光波长扫描和空间扫描,并首次集成了光电流图和反射图的共同测量（2）系统软件设计,主要包括:系统软件界面设计、控制系统仪器程序设计、系统软件运行设计;（3）基于系统硬件组成提出了微区光电流测量系统数据采集理论,解释了微区光电流测量系统时间分辨率,并推导了系统扫描时间间隔应大于系统时间分辨率的数学公式。2、依据微区光电流测量系统的方案设计分别完成了系统的提取微区光电流图模块软件实现和提取微区反射图模块软件实现。在编写两者模块程序时实现了对微区光电流测量系统中多个仪器的精确控制以及多个程序模块的集成。其中包括:激光器、声光可调谐滤波系统、电动位移台、高精度源表、光谱仪、光学成像CCD仪器精确控制,以及导出数据程序的编写、控制LightField软件程序的编写、提取对应波长反射图数据程序的编写等程序模块集成。搭建完成的系统能够实现微区光电流图和微区反射图的测量,且空间扫描精度为500 nm,光学扫描精度最高可达100 nm,单波长微区反射图波长提取精度可达100 nm。3、研究了微区光电流测量系统中数据图像处理算法。为了从全光谱图像中提取单波长反射图,研究了宽光谱图像提取算法,实现了由全光谱图像数据提取出单波长图像数据的功能。同时基于微区光电流光电流及反射图图像处理算法计算分析了图像光学密度值的最佳阈值范围。4、测试了本论文中设计并搭建的微区光电流测量系统。通过测量分析了单结砷化镓电池单波长微区光电流图和单波长微区反射图验证了系统的可行性。且将两种图像和样品电池的SEM（Scanning Electron Microscope）图和全光谱反射图对比分析得出了单波长微区光电流图和单波长微区反射图分别反映了器件表面光电转化性能二维分布的离散度和粗糙度。