利用宽谱太阳能激发的光热效应,可以加速水的蒸发过程,实现水蒸馏,在解决水污染和缺水危机方面有着重要的应用前景。随着材料科学和纳米技术的进步,基于宽谱吸收纳米材料的光热太阳能水蒸发（Solar Steam Generation,SSG）技术正在突飞猛进地发展。在低太阳的功率密度辐射下,SSG的效率还有待于提高;SSG系统的设计有待于改善;纳米材料的光热效应的再应用也值得探索。本论文总结了光热太阳能水蒸发系统设计的三大关键因素:光热效应、水输运和蒸汽逃逸、热管理;介绍了各种高效的光热纳米材料最新研究进展,水输运和蒸汽排放系统的合理设计;计算设计了合理的热管理使热量损失最小化。在此基础上,论文开展的主要研究工作及取得的结果概述如下:1.研究并制备了太阳能宽光谱吸收铜纳米颗粒,并将其应用于SSG。通过简单置换反应制备的铜纳米颗粒表现出近乎完全的（97.7%）光吸收能力,覆盖了宽入射角和波长范围（200-1300 nm）并实现93%的高光热转换效率。首次通过将铜纳米颗粒涂覆在纤维素膜上,在2个标准太阳的低功率密度辐射下,可获得高达73%的太阳能蒸汽产生效率。此外,铜纳米颗粒可回收重复利用,并具有高的稳定性,能够耐热、光辐射和盐水腐蚀。2.设计并制备太阳能宽光谱吸收的碳化海带,并将其应用于SSG和海水淡化。首次发现非常便宜的碳化海带具有良好的稳定性,高的太阳吸收率（93%）,多孔的微结构和亲水性表面。通过进一步改善第二章的SSG系统,利用聚苯乙烯泡沫塑料进行绝热,在1个标准太阳的光照辐射下,可以获得较高的太阳能到蒸汽的转换效率（84.8%）,其蒸发速率为1.351 kg·m^-2·h^-1。3.将纳米材料的光热效应再应用于发电。基于光热效应和热电效应的组合,开发了一种利用宽光谱纳米材料光热效应的新兴太阳能-热-电系统。在1个标准太阳强度照射下,基于Cu NPs@Zn foil的40 mm x 40 mm的小型原型器件可以提供约0.20 V的输出电压。