本文基于高倍聚光光伏发电系统提出全光谱利用思想,展开了对高倍聚光光伏综合利用系统的设计及深入研究。通过对系统各子部件的研究与设计,考虑到高倍聚光光伏发电系统中光斑能流密度均匀性及高温冷却换热的特殊要求,分别研究了基于碟式聚光的太阳能光伏光热利用技术、光伏农业应用技术以及太阳能照明-发电互补利用技术,并对以上三项技术建立了相关的数学模型和系统实现方案。通过理论计算与仿真模拟的并行研究,解决了现有高倍聚光光伏系统中太阳光谱利用率不高、聚光太阳电池温度过高等一系列问题,提出了基于大面积碟式聚光的高性能全太阳光谱利用技术。具体研究内容如下:(1)针对碟式太阳能高倍聚光系统,对聚光光伏光热综合利用技术进行了研究。建立了聚光电池阵列的理论模型,对其发电性能进行了分析。在未加入任何有效散热结构时,聚光电池阵列温度范围为578℃~896℃,远超过聚光太阳电池的正常工作温度。通过优化聚光太阳电池的散热结构,以保证聚光太阳电池工作温度低于38℃,保证其正常工作的同时废热也得到了合理利用。(2)针对传统光伏发电对农业造成的影响以及目前太阳能辅助照明温室大棚太阳能量综合利用效率低等问题,提出了将聚光光伏与农业相结合的方案。构建了基于碟式聚光的光伏农业利用模式的理论模型,并且对基于该技术的应用系统设计与实现进行了研究。针对植物生长特性对光源波长、强度、光周期等关键参数的要求,对空间光谱分离方案进行了设计,以同时满足植物生长和光伏发电的要求,并拟定了具体实现方案。通过对系统各功能单元性能的模拟优化,针对适合我国主要农作物生长条件提供了太阳光分光系统的设计依据,提出了一种利于农作物生长的光伏农业综合应用模式。(3)针对目前太阳能照明技术的应用,提出了基于碟式聚光的太阳能照明-发电互补的利用模式。建立了理论模型并设计出合理的空间光谱分离薄膜,以及与光学薄膜相匹配的系统结构和具体实现方案。对系统在不同光照强度、不同环境等情况下的性能进行了仿真模拟与对比分析,结果表明该系统满足全天照明的基本规定要求,模拟使用具有较好的效果,并有高达40%的太阳能利用率。