发展可再生能源可助力“碳达峰”、“碳中和”战略。太阳能是最具有潜力的可再生能源之一,但存在能量密度低、稳定性差等不足。太阳能光化学或热化学制燃料,能将不稳定、不连续的太阳能转化为燃料的化学能。然而光化学制燃料只能利用太阳能部分光谱的能量,效率低;热化学制燃料需先将太阳能全光谱的能量转化为热能,热能再转化为化学能,未考虑不同波段光能的能“质”差异。针对单一的光化学或热化学制燃料的不足,本学位论文围绕太阳能全光谱能量高效转化与储存的目标,以光能不同转化方法及技术路径之间的交叉为突破点,从传统的重视太阳能的能“量”转变为重视太阳能不同光谱波段能“质”差异的学术思路,分别从太阳能全光谱能量梯级利用和光热能综合利用两种研究方法出发,开展机理、方法、系统和实验研究。本文的主要内容和结论如下:（一）针对单一的光化学、热化学制燃料效率低的问题,提出了光致分子异构-甲醇分解互补的全光谱化学储能方法,将高品位光能通过光致分子异构过程储存在产物化学键中,低品位光能通过甲醇分解过程储存在产物化学能中,变工况下年均太阳能化学效率可达49.78%。（二）针对现有的光伏-热化学互补系统光伏热化损失大的问题,提出了化学储能-光伏互补的全光谱能量梯级利用方法。将光伏损失中低于光伏带隙能的低品位光能损失以热能的形式回收,而将远高于光伏带隙能的高品位光能通过光化学利用,既减小了光伏的热化损失,又提高了高品位光能的利用率。设计工况下化学储能-光伏互补系统的太阳能利用率达66.95%,高于光伏-热化学系统;在辐照较低时,化学储能-光伏互补系优势更加显著。（三）针对单轴跟踪抛物槽式聚光太阳能热化学制燃料光学损失大、双轴跟踪方式不适用于大镜场的问题,由于分布式能源系统所需的镜场较小,提出了集成双轴跟踪抛物槽式聚光太阳能热化学燃料转化的分布式能源系统,不仅提高了太阳能热化学燃料转化单元效率,同时还解决了由于可再生能源不稳定、不连续造成系统输出与用户负荷不匹配的问题。热力学分析结果显示,太阳能热化学效率年均提高27%,设计工况下系统一次能源效率为74.74%,（?）效率48.83%,在太阳辐照和用户负荷同时改变的变工况下仍具有良好的性能,太阳能热化学燃料转化单元增强了分布式能源系统的灵活性与稳定性。（四）利用长波长区光能发热或外接热源加热,进行了光热化学分解水制氢实验研究。对比了光化学、热化学、全光谱的光热化学和外接热源的光热化学反应动力学性能。结果表明在纯水中加入10%三乙胺,80℃外接热源和300 W氙灯光照共同作用的光热化学产氢速率是单一光化学和热化学反应（80℃）速率之和的2.29倍,小于全光谱下光热协同因子3.03。