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太阳能热光伏是一个可以实现高效光电转换的技术,它吸收太阳的全光谱能量,再转换为窄带辐射到热光伏电池上,理论上可以突破传统单结太阳能电池的极限,达到85.4%的效率。本论文从这一技术的基本原理和结构要求出发,设计制备了其中关键的光谱调控器件,包括吸收体、滤波器和集成吸收发射器件,针对系统中的辐射损耗问题提出有效解决方案,并搭建了光谱调控型的太阳能热光伏系统。选择性吸收体的截止宽度是指其吸收光谱从高吸收率向低吸收率过渡的波长宽度。太阳能热光伏系统中,选择性吸收体的太阳能光热转换效率会随着截止宽度的减小而增大。我们提出以减小吸收截止宽度来提高太阳能吸收效率的方法,设计并制备了基于硅纳米线的吸收体,由于半导体的本征的光谱选择性,其截止宽度仅有200 nm,小于大多数报道的吸收体的截止宽度,有效降低系统中的辐射损耗,这一器件适用于低聚光倍数下的太阳能热光伏系统。对于系统中的电池,对应带隙能量的窄带光谱的光电转换效率最高,但是目前报道的大多数发射体的发射光谱都很宽,大于1000nm,大大降低了发射光谱的光电转换效率,我们设计并制备了基于布拉格反射镜结构的窄带滤波器,从而优化发射体的发射光谱性能。我们制备的器件在2 μm波段构建了带宽130 nm的高透射率通带,有效减小了发射光谱带宽,并提高了系统效率。虽然系统的吸收和发射光谱得到了优化,但是开放的太阳能热光伏结构仍然会存在大量辐射逃逸损耗从而降低系统效率。我们发现吸收和发射功能的集成能够用于辐射逃逸损耗的抑制,并降低系统的工程难度。我们设计并制备了集成吸收和发射双功能的光谱调控器件,器件在400-1000 nm的可见光波段达到了 0.8的高吸收率,在红外目标波长达到0.97的高发射率,且具有很好的高温稳定性。这一器件适用于笼式太阳能热光伏系统,有效降低系统的辐射逃逸损耗。在以上器件设计制备的基础上,我们进而发现和总结了太阳能热光伏系统的两个基本要求,器件工作温度的维持和高效的辐射传递。我们设计并制造了一套光谱调控型的太阳能热光伏系统,系统在16W的输入功率下,加热吸收体和发射体到达1241 K,取得了 5.04%的实验效率。