为应对气候变化挑战、实现碳中和战略目标,发展可再生能源势在必行。针对太阳能光谱分布范围宽的特点,将不适合光伏发电的频率波段的太阳能合理利用使其转化为相应的热能、化学能和生物能等,可以大大提升太阳能利用效率。为实现太阳能分频合理利用,首先要设计并制备基于多层光学干涉原理的选择性滤光膜。传统的多层干涉滤光膜通常是利用真空镀膜来制备,其工艺缺陷是镀膜效率低且不能大面积生产,所以导致制备成本太高,无法大面积应用于太阳能光伏分频利用系统。发展一种高效、低成本的选择性滤光膜制备技术成为太阳能分频高效利用技术能否大量推广应用的核心关键问题。为解决这个问题,本文从波动光学原理入手,利用两种低成本的,具有不同折射率的聚合物为原材料,通过层叠倍增共挤的工艺路径来实现周期结构交替叠加聚合物多层膜的制备。将不同厚度周期结构膜系进行组合叠加可以制备具有波长选择性的单通和多通带滤光膜。聚合物多层共挤技术可快速一次性获得成百上千层的多层周期性结构,为大面积、低成本制备多层干涉滤光膜提供了可能。本文的研究内容如下:（1）介绍了波动光学原理和多层光学膜设计的基础理论,并利用TFCalc光学模拟软件分析了膜层厚度、周期对数、材料的折射率差异、入射光角度等对光学膜的中心波长位置、反射率以及反射带宽的影响。针对聚合物多层共挤的技术特点,通过比较分析不同聚合物材料聚合物熔体流变特性以及光学特性,确定了高折射率的聚碳酸酯（Polycarbonate,简称PC）和低折射率的聚甲基丙烯酸甲酯（Polymethyl methacrylate,简称PMMA）作为本文的聚合物多层光学膜设计和制备的材料组合。研究了聚合物多层膜柔性可拉伸的蓝移特性以及反射带宽的拓宽方法,创新性地提出一种新颖的聚合物多通带光学膜的设计方案。（2）设计并实际搭建了基于PC/PMMA聚合物材料的多层共挤流延铸片、薄膜拉伸工艺的实验平台。设计采用3台单螺杆挤出机、3倍分配器、一分四式“等分”层叠倍增器、一分二式“非等分”层叠倍增为主体硬件结构,配备真空干燥机、自动上料机的工艺技术路线,具备层数最多可达640层PC/PMMA聚合物多层膜的制备条件。（3）研究了具有抗紫外线的PC/PMMA多层膜的设计和制备方法。PC/PMMA抗紫外线膜可以实现将太阳光中的紫外波段选择性反射,其余有利于晶硅光伏电池发电的波段进行选择性透射。与传统光伏玻璃在400-1200 nm波段的透射率大于90%相比,我们设计的多层膜在410-1200 nm波段的透射率为90%且在320-400 nm波段具有高反射率（R＞90%）。利用聚合物多层膜制备的半柔性晶硅光伏组件的发电效率为20.37%,而以玻璃盖板为对照组的发电效率为20.67%。与传统晶硅组件相比,我们设计的组件重量可以减轻85%。抗老化实验表明PC/PMMA多层膜具有优异的抗紫外老化特性,满足长期户外使用的条件。还研究了 PC/PMMA多层红外反射膜的设计方法。利用聚合物红外反射膜具有优良的隔热性能,将其用作晶硅电池组件的背板材料,可以有效降低光伏组件的温度,从而提升晶硅光伏组件的发电效率。（4）针对晶硅光伏电池的太阳光谱响应以及植物光合作用光谱需求,研究了基于PC/PMMA聚合物三通带滤光膜的设计和制备方法。利用三通带滤光膜将太阳光中适合植物生长的蓝光（450nm）、红光（660nm）、远红光（730nm）选择性透射,其余的太阳光进行反射聚光发电,实现太阳能光伏发电和植物光合作用分频综合利用。通过设计并搭建种植和发电两不误的农业光伏系统,进行了发电效率测试、系统成本分析以及作物种植试验。实验结果表明:与露天农作物种植相比,经过选择性滤光后,油菜等作物的产量不仅不受影响,反而还略有提升。