热光伏系统是近年来热电转换领域的研究热点,辐射器是系统的核心能量转换部件之一。众多辐射器结构中,一维光子晶体选择性辐射器具有优异的光谱性能和简易的制备方式,极具发展潜力。但是,一维光子晶体辐射器在高温下发生的热衰退现象,制约了辐射器的实际应用。为此,本文基于一维光子晶体辐射器的高温热稳定性实验,对辐射器的热衰退机理和结构优化设计进行了相关研究。本文首先通过传输矩阵法构建了一维光子晶体辐射器的理论模型,选取Mo和HfO2作为辐射器的材料,通过理论模型进行辐射器结构参数的设计并进行制备。理论模型计算结果表明,HfO2层（90nm）/Mo层（15 nm）/HfO2层（90 nm）组成的3层结构辐射器具有优异的光谱选择性。所制备的辐射器结构符合设计要求,且层状结构界限区分清晰便于实验现象的观察。随后,对制备的辐射器在3×10-4 Pa真空度下进行了热处理实验,热处理温度为1000 K～1500 K。通过光谱特性、结构形貌和元素组成的改变表征辐射器的热衰退过程,并基于表征结果对热衰退内在机理进行研究。实验结果表明,辐射器可以在1300 K以下保持热稳定性1小时。经过1400 K加热1小时后,辐射器发生热衰退,光谱发射率呈现出向不可转换波段偏移的趋势;而当温度上升至1500 K时,热衰退程度加剧,可转换波段内的光谱发射率急剧下降。表征结果表明,热衰退发生后,辐射器内部出现了 Mo氧化物和孔洞,同时还观察到晶粒成长和层状结构坍塌的现象。经过分析,热衰退是由Mo氧化、晶粒成长和热膨胀共同作用引起的,其中,Mo氧化是主要因素。Mo氧化机制复杂,在加热过程中主要会生成MoO2和具有挥发性的MoO3。残留在环境中的氧气通过结构内部的微裂纹与Mo层接触,是氧化过程的内在原因。本文最后对一维光子晶体辐射器的结构进行了优化,采用掺杂VO2纳米颗粒的HfO2层替代Mo层,并以品质因子、光谱效率和光谱截止效率作为评价指标构建了辐射器结构参数的优化设计流程。结果表明,具有良好光谱性能辐射器的厚度变化范围为105～150 nm。体积分数为10%时,HfO2层（5nm）/掺杂层（130 nm）和HfO2层（5nm）/掺杂层（100nm）组成的双层结构分别具有最高的能量输出密度和能量转换效率。经分析,辐射器的光谱特性受各层间干涉和纳米颗粒散射特性的共同影响。层厚对光谱性能的影响很大,当HfO2层厚度上升时,辐射器将难以抑制不可转换波段的光谱发射率。上述优化模型和设计流程的提出,有望提高一维光子晶体辐射器的热稳定性并提供一种结构参数设计的新方式。