聚光光伏系统（CPV）可以更高效、低成本的利用太阳能,但是当前CPV系统的发电效率和输出功率仍受冷却条件限制。光谱分频技术是一种提高CPV系统发电效率和输出功率的有效技术,并且能够实现全光谱太阳能的利用,由于分频波谱段直接决定了系统输出的综合总功率（热能和电能之和）,因此分频波谱范围的划分十分重要。为实现光伏电池在定冷却热流条件下最大综合总功率的输出,本文主要研究了光谱分频CPV系统在定冷却热流下最佳分频波谱段的优化,主要研究内容如下:（1）基于光伏电池的外量子效率,建立了光谱分频CPV系统在AM1.5标准直射辐射下输出能量的理论模型,利用该模型绘制了不同太阳光谱下光伏电池的发电效率和发电功率变化图,发现光伏电池不是在同一波谱段同时具有最大发电功率和最大发电效率,单晶硅光伏电池在525 nm-895 nm波谱段发电功率较大,大于250 W/（m~2nm）;在768 nm-1100 nm波谱段的发电效率较大,达到30%,不同太阳光谱下的发电功率和发电效率随电池温度升高的变化程度不同,因此还需要考虑CPV系统的具体的冷却条件对这两个参数的影响;（2）为了研究CPV系统在不同太阳波谱段下的冷却热流对系统的发电功率和发电效率的影响,设计并搭建光谱分频CPV实验系统,研究了CPV系统在400nm-700 nm和740 nm-940 nm两段波谱下的输出特性。实验研究发现光谱分频后电池的发电效率得到显著提升,740 nm-940 nm波谱下,单晶硅电池的最大发电效率达到23%,相比全光谱下的发电效率提高了9%;两段波谱下光伏电池的发电功率相差不大,但是在400 nm-700 nm波谱段的冷却负荷更大,近似是740 nm-940 nm波谱段的两倍。因此,在相同冷却条件下,通过光谱分频技术,并选择合适的分频波谱段可以实现CPV系统输出更大的发电功率;（3）为了研究在定冷却条件下CPV系统最佳分频波谱段的划分,依据不同太阳光谱下单晶硅电池的发电效率和发电功率变化图划分了七段分频波谱,理论研究了在超薄均热板耦合散热翅片冷却的定冷却条件下,光谱分频CPV系统在七段AM1.5太阳波谱段的输出参数。研究发现:控制光伏电池的温度在338 K左右,CPV系统在这七段波谱段下的冷却热流一样,在39500 W/m~2左右,但是系统在不同聚光比和波谱段的输出的综合总功率差别较大,随着聚光比的增加,实现光谱分频CPV系统输出的综合总功率最大的波谱段在不断变化,因此可以根据冷却系统的冷却热流和电池温度确定光谱分频CPV系统的聚光比以及最佳分频波谱段;（4）为了优化定冷却热流下光谱分频CPV系统的聚光比以及最佳分频波谱段,参考粒子群优化算法的优化原理,建立了基于定冷却热流的最佳光谱分频波段的优化模型,此优化模型是在定冷却热流和发电功率的约束下,优化光谱分频CPV系统的聚光比和波谱范围实现CPV系统输出最大的综合总功率;利用此优化模型优化了光伏电池温度为338 K,冷却热流为39500 W/m~2的光谱分频CPV系统的分频波谱段,优化结果为:具有单晶硅、多晶硅和砷化镓光伏电池的光谱分频CPV系统的最佳分频的AM1.5太阳波谱段分别是750 nm-1150nm、750 nm-1150 nm和600 nm-800 nm波谱,对应的系统的聚光比分别为303、282和582。在对定冷却热流下的CPV系统进行太阳波谱划分时,系统的最佳分频波谱段应尽量选择光谱分频后发电效率较高且太阳辐照占比较少的波谱段。综上所述,本文主要研究了光谱分频CPV系统最佳分频波谱段的优化,参考粒子群优化算法建立了CPV系统在冷却热流下的最佳光谱分频波段的优化模型,划分了CPV系统最佳分频的波谱段,并确定了此时系统的聚光比,实现了光谱分频CPV系统太阳波谱-综合总功率-冷却热流的最佳匹配。