随着能源的日益紧缺、环境的持续恶化,世界各国政府致力于寻求新型、清洁、可持续的能源。太阳能作为一种清洁能源,又是可再生能源,有着化石能源不可比拟的优越性从而被世界各国开发利用。太阳能热光伏发电是目前对于太阳能光热利用的一种新途径。太阳能热光伏系统较一般太阳能光伏系统具有高功率密度、高转换效率、无运动部件、易于维护等优点,具有广阔的应用前景。特别是在中国雾霾肆虐的今天太阳能热光伏系统的研究就显得更加急迫。本文研究了太阳能热光伏系统的运行机理,优化各个组成部件。具体研究包括以下几个方面:(1)针对太阳能热光伏系统建立完整的物理模型,分析其运行原理。通过分析各个部件的工作原理来优化其效率从而来提高整体的效率。分析基尔霍夫定律弄清楚热辐射的原理,以及超材料与一维光子晶体对太阳光的选择性的特性和光伏电池的禁带宽度等。以上这些都为优化设计太阳能热光伏系统提供了必要的理论指导。(2)提出一种基于超材料的十字架结构的选择性吸波器。超材料是一种人工设计、具有超常物理特性的电磁材料,基于超材料的太赫兹吸波材料在太阳能热光伏领域中有着许多潜在的应用。本文针对系统的选择性辐射器进行了研究。根据基尔霍夫定律可知物体的吸收率等于发射率,研究选择性辐射器相当于研究选择性吸波器。本文利用超材料吸波器的特性设计一种基于十字架结构的选择性吸波器并进行了理论分析。仿真结果表明,该吸波器在频率为129.3THz、波长为2.33um处吸收率达到了99.6%,可以与InGaAsSb光伏电池相匹配。该吸波器的材料选用钨、三氧化二铝,能满足太阳能热光伏系统对于工作温度的要求。(3)提出一种基于一维光子晶体的滤波器。本文针对系统的滤波器进行了研究,滤波器是主要作用是透射光伏电池所能吸收的电磁波,同时将光伏电池不能吸收电磁波反射回去给热辐射器加热。滤波器是实现热辐射器与光伏电池之间相匹配的器件,滤波器的好坏会直接影响到热光伏系统的转换效率,因此对其进行有关的研究是非常重要的。本文利用Macleod设计一种一维光子晶体滤波器并进行了理论分析。仿真结果表明,该滤波器截止波长为2um,短波平均透射率大于70%,长波平均反射率大于90%,可以与GaSb光伏电池相匹配,能大大提高太阳能热光伏系统的效率。