随着化石原料的消耗增加，可预期的化石能源将在本世纪内用完。作为最清洁的能源之一，目前光伏产业备受关注，但是过高的成本严重限制了其普及程度。晶硅电池虽然效率有了很大的改善，但是对于太阳光谱的利用不充分导致其效率很难继续提升。除了能源的生产，节能化也是人们追求的目标，LED节能灯虽然耗能较少，但是目前市场上LED的较差显色性也制约了普及和推广。本文从新的光伏能源开发、光伏效率提升和节能LED灯的改善方面，研究了最新的具有使用前景的能源和照明形式，从光学吸收和光学变换的角度出发，针对上述问题提出了具体的改进策略。二硫化铁的光学性质优异，可以作为薄膜电池的生产材料。本文首先介绍了FeS₂的性质，结合具体的实验制备过程，分析了生产纯净晶体的难点。通过数值计算和PC1D仿真的方式，分别研究了单晶硅和理想的FeS₂单晶电池的光伏效率。在相同的标准光照（AM1.5）下，FeS₂的饱和发光厚度仅为1μm,远小于单晶硅所需的厚度，而二者发光效率相近。虽然FeS₂生产工艺复杂，考虑到来源丰富，FeS₂作为薄膜电池仍极具前景。除了采用新的半导体材料外，添加光谱转换层来实现频谱搬移，提高电池对太阳光谱的响应，也是提高电池效率的一种有效方式。Ce³⁺的发射特性很容易受到外界晶场的调制，因此常用来作为发光离子和敏化剂。在Ce³⁺:YAG晶体的作用下，太阳光谱中的蓝光成分被有效的转移到黄绿光频段。该区域非晶硅电池的响应高于蓝光区域，而且此过程的量子效率较高，因此太阳电池的效率获得了提高。经过数值计算的结果与实验测得的数据吻合度较好。Eu³⁺和Tb³⁺是常见的红光和绿光掺杂离子。由于Eu³⁺和Tb³⁺的发射位置与非晶硅的最佳响应区很近，本文研究了掺Eu³⁺离子的红色荧光玻璃和掺Tb³⁺的绿色发光玻璃对于非晶硅电池效率的影响。实验测量和仿真结果都表明：红色和绿色荧光玻璃作为转换层确实能够提高电池的效率。但是考虑到两者的吸收都在紫外区域，而且对于实际效率的提高效果较小，实用意义不大。针对LED白光灯中显色性较差的问题，本文验证了在原有荧光粉的基础上添加Cr³⁺离子来提高显色性的方案。Ce³⁺的发射光谱频段与Cr³⁺的吸收谱重叠，能量能有效地从Ce³⁺传递给Cr³⁺。从泵浦效率和显色效果出发，本文仿真探究了在最佳离子浓度配比下(Ce³⁺=4.68×10¹⁹cm^-3, Cr³⁺=1.4×10²⁰cm^-3)，Cr³⁺的发光增益与泵浦功率、转换层厚度的对应关系，以及在低于最佳浓度下，离子浓度与增益的关系，该仿真结果对于LED灯的效果改善具有一定的指导意义。