太阳能作为储量最丰富、分布最广、最具发展潜力的清洁能源,是众多学者研究的重点内容。太阳能利用技术主要分为基于太阳光量子效应的光利用技术和基于太阳能热效应的热利用技术。而将太阳能按照波段能量进行划分,针对不同频率光使用相应转换方式是有效提高太阳能整体利用效率的重要思路。本课题组提出的光热协同方法是一种能够全光谱利用太阳能的燃料制备方法。从能量分级分质利用的角度出发,本论文提出基于光热协同反应的太阳能有序转化综合利用,并根据这一思路构建了一套实验系统。本文以CO₂还原为光热协同目标反应,导热油为储换热工质进行实验,验证了以辐射为唯一能量来源的光热协同反应,以及该方法实现太阳能有序转化的可行性。实验结果表明,光热协同反应的CO产量为5.8μmol/g-cat,且相对稳定。同时太阳能集热子系统能量利用效率η_h为59.7%,并对反应器中辐射能量进行了初步分析:在材料厚度为4μm时,在光热协同反应器内的辐射能量占总能量的25.79%,其中的紫外可见波段用于驱动反应进行,部分近红外波段用于产热;进入集热器的辐射能量占总能量的63.45%,全部用于产生热量。本文对光热协同反应器和集热器构成的核心反应器进行动态传热模型的构建,并用Matlab软件计算结构参数和运行参数对于太阳能转化性能的影响。结果表明,光热协同材料层的厚度是关键的结构参数,应在保证反应进行的前提下尽可能选择薄的厚度;运行参数中辐射能量的选择在以导热油为工质的系统中应尽可能高的选择。同时,通过计算得本文实验中最佳的导热油流速为0.5 m/s。本文还结合实验数据和计算结果指出实验系统优化方向,并结合现代工业提出本系统投入实际应用的设想。