太阳能是重要的可再生清洁能源,但太阳能发展长期存在“转化效率低、成本高”两个瓶颈问题,聚光光伏（CPV）发电技术可以较好的解决上述问题,是目前太阳能利用领域重要的发展和研究方向。由于CPV发电技术通常只能利用紫外光和可见光发电,而约占太阳辐射总能量42%的红外光无法有效利用。在高倍聚光中红外光也会被高倍聚集,给太阳能电池带来巨大的热负荷,反使发电效率降低、系统可靠性降低。针对上述问题,本文提出了一种聚光分频光电-热电复合发电技术,通过光谱分频技术将太阳光中的红外光进行分离,并基于热电半导体发电（TE）技术将红外光聚热后进行发电,从而实现了太阳能全光谱转换利用,并大幅减小了太阳能电池的热负荷,提高了系统整体效率和可靠性。本文分析了聚光分频光电-热电复合系统的能量传递规律,建立了复合系统的整体发电模型,通过编写基于EES工程方程求解器的模型求解程序,对截止波长、聚光比、级联器件高度比等主要系统参数进行了优化,并通过实验对理论结果进行了验证,主要研究内容和结果如下:（1）对复合发电系统进行了结构设计,采用菲涅尔透镜进行高倍聚光,由玻璃衬底和多层介质膜构成光谱分光镜,光伏发电单元使用GaInP/GaAs两结叠层电池,热电发电单元采用CoSb₃（方钴矿）与Bi₂Te₃（碲化铋）叠层复合设计。（2）在结构设计基础上建立了聚光分频光电-热电复合系统的能量传递模型。对塞贝克效应、帕尔帖效应和汤姆逊效应等热电发电原理和聚光太阳能电池发电原理的研究,建立了聚光分频光电-热电复合系统的发电数值模型。（3）通过编写EES工程方程求解器的模型求解程序的参数优化结果表明:在截止波长_kλ=900nm,级联热电器件的高度比τ=0.6,菲涅尔透镜聚光比_FC=1000时,复合发电系统能达到最优的发电性能。在直射辐照DNI=1000W/m²时,级联热电器件热端温度_hT最高可以达到600K,级联层温度_mT最高可达420K,冷端温度_lT基本维持在300K左右;太阳能电池温度T_cell为325K。光电发电效率η_{P V}=44%,热电发电效率η_{T E}=8%,复合发电效率为η_PV-TE=35%。（4）设计和搭建了聚光分频光电-热电复合系统户外测试平台,在直射辐照较为优越的条件下对聚光分频光电-热电复合系统的性能进行了实验研究,并与优化结果进行了对比。