在能源短缺和环境污染两大挑战下,大力开发清洁新能源和研发相关技术已成为全球共识,其中太阳能及对应的太阳能转换设备受关注。特别地,太阳能转换设备中的太阳能电池被频繁地、大量地研究和报道,其中染料敏化太阳能电池（Dye-sensitized solar cell,DSSC）凭借其方便、高效地利用染料分子进行光的吸收和转换的工作特点,以及原料丰富、成本低、技术简单、可实现大规模工业化生产等突出优点,成为了大量科研工作者热衷的研究对象。但是DSSC也有明显的缺陷,即它不能利用全波段的太阳光,而且会积累大量的热能（相对于DSSC来说,这些热能可以称之为废热）。针对这一缺陷,探究出了两大主要原因:响应光谱无法覆盖太阳光的全光谱;热化损失会导致DSSC对短波光子的低利用率。经研究发现,热力学设备和光谱选择吸收器（Solar selective absorber,SSA）对太阳光的波长没有要求,因此可以利用SSA和一系列热力学设备辅助DSSC对太阳光进行分频利用,换言之就是建立基于DSSC的宽光谱耦合系统,进而有效弥补DSSC的缺点,实现对太阳能在宽光谱范围内的高效利用。第一章的绪论主要介绍了阻碍DSSC性能进一步提升的缺陷所在,并对该缺陷对应的两个主要原因进行了概述。依据该缺陷提出了建立基于DSSC宽光谱耦合系统的研究方案。由此,先介绍了三种宽光谱太阳能耦合系统设计思路,然后根据其中之一的设计思路,建立起了基于DSSC宽光谱耦合系统的一般化模型。同时指明本论文中有三个具体的DSSC耦合系统,且它们是在性能依次向好的顺序下被建立和深入研究的。第二章,介绍了DSSC（即耦合系统的研究主体）的基本工作原理,建立了DSSC的数学模型,获得了其性能特性,并对DSSC的数学模型进行了模型验证。第三章,建立了DSSC/双级热电发生器耦合系统（性能一般的系统）模型,其中双级热电发生器在低品位废热的驱动下实现额外电力的输出。推导出了该耦合系统的输出功率和能量效率的数学表达式,揭示了该耦合系统的性能特性,并对耦合系统的性能进行了灵敏度分析。第四章,建立了DSSC/吸收式制冷机耦合系统（性能较好的系统）模型。推导了该耦合系统的输出功率和能量效率的数学表达式,揭示了该耦合系统的性能特性,重点探究了一些关键设计参数和运行条件对该耦合系统性能的影响。第五章,建立了DSSC/热再生电化学循环耦合系统（性能最好的系统）模型,其中热再生电化学循环用作DSSC的热回收设备。推导了该耦合系统的输出功率和能量效率的数学表式,揭示了该耦合系统的性能特性,深入分析了若干操作条件和设计参数对该耦合系统性能的影响。第六章,对以上三个DSSC宽光谱耦合系统的研究结果进行对比和总结,指明全文研究意义和价值。