在太阳能光伏应用中,无效辐射提高了太阳电池的表面温度,使光伏转换效率降低。采用光谱分频的方式对太阳辐射进行分频利用可以一定程度上解决上述问题。使用分频器将利于光伏电池发电的太阳辐射透过后被光伏电池吸收,其余谱段的太阳辐射将被反射到太阳能集热管上用于光热利用。本文提出了一种新型基于紧凑式线性菲涅耳反射（Compact Linear Fresnel Reflector,即CLFR）聚光器的太阳能分频光伏/光热系统,并围绕该系统进行相关理论和仿真模拟研究。首先,提出了一种完全型CLFR聚光器,并且基于光谱分频技术,提出了在电池表面镀分光膜的光伏/光热系统。基于几何光学理论,获得混合系统的所有结构参数和镜场布置情况,此外,还使用Matlab软件计算了系统几何和光学参数之间的相互影响。其次,基于膜系设计理论,针对单晶硅光伏电池,利用Needle法设开展了光谱分频器的设计,得到一组25层的光学膜系,其在大于380.0 nm且小于1100.0 nm的波长范围内具有相对较高的透射率,在其他波段则具有相对较高的反射率。再次,利用蒙特卡罗光线追迹法模拟了不同条件下分频光伏/光热系统的太阳能聚光过程,得到了太阳能光伏电池表面和集热管表面的能流密度分布。模拟不同集热管高度、不同集热管直径和有无二次反射镜条件下的太阳能聚光过程并计算相关的光学效率。同时,还评估了在不同对日跟踪偏差角下系统的光学性能,结果表明光伏/光热系统对太阳跟踪误差的影响具有高灵敏度,在实际应用中,需要使用具有相对高跟踪精度的双轴太阳跟踪器。考察了几何和光学参数之间的相互作用,得到了该分频光伏/光热系统的结构和光学特性。最后,对该分频光伏/光热系统进行了热力学分析,得到了入射到CLFR聚光器上的辐射通量,基于所设计的光谱分频器的透射性能、太阳能电池和太阳能集热管的性能参数,计算了各子系统以及光伏/光热系统的能量转换效率和输出功率,结果表明,在电池温度为30.0℃,集热管温度为300.0℃时,光伏/光热系统总输出功率为7105.96 W,理论光电转换效率和系统总的能量转换效率分别为31.2%和26.7%,在相同情况下均高于单纯的聚光光伏系统。