近半个世纪以来,太阳能作为传统化石能源替代品之一,因具有清洁、丰富和稳定的特性,而得到了广泛地探索。根据太阳辐射能在可见光、近红外波段及紫外频段的分布,理想的太阳能吸收器应该在紫外、可见光和近红外范围内均具有较高的吸收率。另一方面,对于超材料吸波结构的研究已经从最初的微波频段发展到了近红外和可见光频段,因谐振图案尺寸与其工作电磁频段内的波长的一致性要求,在红外、可见光及更高频率的波段内的光吸收超材料需要亚微米甚至纳米量级的图案设计和制作,目前高度依赖电子或离子束刻蚀等微纳加工方法。传统的光刻技术往往存在高昂成本和曝光效率不足的问题,而胶体球光刻方法因成本较低和工艺简单而受到了广泛地关注,因此本论文主要围绕如何利用胶体球光刻设计并制备大面积的超材料太阳能吸收器展开了一系列研究。论文的主要内容如下:（1）设计并制备了截断空心的纳米锥壳阵列结构,实现了紫外可见近红外波段的超宽带近完美吸收。使用FDTD电磁仿真表明纳米锥壳阵列结构超材料在100-2500 nm波长范围对正入射光的平均吸收率达到96.11%,并研究结构的几何参数对吸收性能的影响,结果显示增加上下底半径、高度和镀层厚度或减小周期提升光吸收率。模拟电磁场强度分布表明宽谱吸收由结构内的局域表面等离子体激元共振、磁极化共振和腔共振引起。进行了不同粒径聚苯乙烯纳米球于波长365 nm光刻过程的电场强度电磁仿真研究,发现粒径在600 nm以上的胶体球可以有效完成抗蚀剂光刻,进而在厚度1微米的负胶SU8抗蚀剂薄膜上进行了胶体球自组织,使用1微米的胶体球可以通过光刻和显影,完成高度为500 nm左右的抗蚀剂纳米圆台阵列制备。使用原子层沉积法对抗蚀剂阵列进行不同厚度的金属铂的共型包覆,其中应用200圈原子层铂沉积样品在深紫外到可见光（260-780 nm）波段的平均吸收率为80.6%,而在188-1108 nm波段的平均吸收率仍能达到74.8%。实验结果初步说明胶体球光刻适用于制备截断空心的纳米锥壳阵列结构超材料,该超材料阵列具有客观的宽光谱超吸收性能。（2）设计并制备了圆顶纳米锥壳阵列结构,实现了对入射角度和偏振不敏感的宽带超吸收。我们通过FDTD研究了影响结构吸收光谱的主要因素,包括结构单元的几何参数、形状以及排列方式等。仿真结果表明:上下底半径、高度和厚度增大或者周期减小可有效提高结构的吸光能力,而增大腔内电介质的折射率会引起吸收光谱红移。对结构几何形状和镀层材料的仿真表明,圆顶锥壳结构在可见到近红外频段具有更强的吸收性能,同时不依赖于特定材料的选择。四方密排的平均吸收率略高（0.19%）于六方密排。所设计的阵列超材料对入射角在0°-65°内TE和TM偏振光的平均吸收率分别为92.7%和94.6%,证明结构的吸收性能几乎不受偏振和入射角的影响。使用1μm粒径的PS球对反转胶AZ 5214E进行光刻,制备了1μm周期的圆顶锥光刻胶阵列,并使用蒸镀沉积了30 nm金属钛薄膜,在深紫外到可见光波段（220-780 nm）测试得到平均吸收率为81.8%;使用了2μm的PS球光刻并通过原子层沉积共形包覆了不同厚度的金属铂薄膜,其中沉积160圈样品的吸收率达到77.35%。不同周期样品的测试结果与仿真基本吻合,进一步验证了所设计模型的宽带超吸收特性。（3）基于适用于正性抗蚀剂的胶体球光刻进行了研究,获得多孔抗蚀剂阵列结构。设计并研究了两种适用于正性抗蚀剂的柱状超材料结构,探索了它们在可见光频段的吸收特性。应用粒径为800 nm的单层聚苯乙烯微球阵列对正胶S1805进行光刻,制备了直径为405 nm左右的孔阵模板。分别设计潜在应用于该实验结构的实心氮化钛纳米线和氮化钛包覆氧化锌纳米线,仿真了不同周期、直径和高度对吸收性能的影响。在300-900 nm波段范围,两种柱状超材料吸收器的光吸收率分别在85.7%和90.5%以上,在一定波长范围内两者均对偏振和角度不敏感。