作为地球能量之源,太阳能因储量无限、开采灵活、传输过程无公害等优势而将成为支撑人类未来生活的最主要能源。目前太阳能的利用效率仍然较低,如何通过新型装置实现能量的高效捕集及转化逐渐成为太阳能发展技术中的瓶颈问题。纳米尺度金属颗粒独特的表面等离激元共振效应在近场光学领域引起广泛关注,然而规则等离激元颗粒的吸收带宽局限于很窄的波段范围,无法与特定场合的光谱需求相匹配。因此有必要通过合理的结构设计,获得具有特殊结构的纳米颗粒,实现颗粒吸收光谱连续可调。本文通过调控Ag@TiO₂纳米颗粒的光谱吸收性能,开展基于等离激元共振或光谱选择性吸收核壳纳米颗粒的光热转换、光电转换以及热电联产性能研究。采用溶剂热合成方法,在常温、低毒性环境以氮氮-二甲基甲酰胺快速还原AgNO₃同时控制钛酸四丁酯缓慢水解的方法合成核壳Ag@TiO₂纳米颗粒。通过控制前驱体摩尔比、诱导剂浓度、反应温度和反应时间等方式,实现纳米颗粒的宽光谱吸收及吸收峰位的连续可调。借助颗粒形态变化及光学吸收性能分析,揭示纳米颗粒的生长机理,得到核壳Ag@TiO₂纳米颗粒光学性能调控的设计原则,制备出吸收光谱与太阳辐照光谱匹配的纳米颗粒。针对太阳能光热利用问题,将Ag@TiO₂纳米颗粒分散于纯水中形成稳定的纳米流体,研究太阳能加热纳米流体蒸发器同步驱动水蒸发及集热性能,探究纳米颗粒浓度和太阳辐照强度的影响,发现颗粒浓度仅为200 ppm时蒸发效率高达53.9%;水的蒸发提升主要取决于颗粒的强光谱吸收,而非整体水温的升高引起。基于参与性介质假设,分析纳米流体蒸发器内能量转化及传递规律。另外,将纳米颗粒通过真空抽滤或静电吸附的方式负载到柔性薄膜上,获得纳米颗粒负载膜。研究太阳能界面加热纳米颗粒负载膜制蒸汽性能。分析纳米颗粒负载面密度对蒸发性能的影响,得出最优的颗粒面密度。最后,在最优颗粒面密度下研究光照强度对蒸发性能的影响,分析太阳能加热纳米颗粒负载膜界面制蒸汽过程中的能量传递规律和强化光热转化机理。针对太阳能光电利用问题,提出一种以核壳等离激元纳米颗粒混合为吸收层、介孔TiO₂颗粒为散射层的复合光阳极膜,提升染料敏化太阳能电池光捕集能力、抑制金属颗粒表面能传递诱导的非辐射衰减并降低电荷重组的新策略。首先将少量核壳结构Ag@TiO₂纳米颗粒掺混于商业P25颗粒中,开展等离激元颗粒混合器件中的能量传输过程及电子传输动力学分析,优化纳米颗粒混合浓度。然后采用介孔TiO₂颗粒形成双层光阳极膜以改善电池性能,优化的双层膜DSC器件具有较高的短路电流（19.22 mA/cm²）、开路电压（0.76 V）和可观的填充因子（68.6%）,其光电转化效率达到10.02%,比单层膜器件的效率高约13%。针对太阳能热电联产问题,基于Ag@TiO₂纳米流体的光学性能和热性能,建立太阳能光束分离系统的性能评价理论模型,从提高纳米流体光束分离器的优值函数出发,考虑纳米颗粒浓度对光热和光电性能的影响。通过纳米颗粒浓度调控实现高效太阳能利用,实现电能需求和热能需求间的不同分配,以匹配不同地理差异引起的电能和热能需求差异。发现由于Ag@TiO₂纳米颗粒强吸收导致的高光热效率远大于所需弥补的光电效率损失,200 ppm乙二醇水溶液基及水基纳米流体光束分离器的优值函数分别是独立工作的太阳能电池的2.05和1.45倍。