當今世界科學技術和工業的飛速發展，使得對能源的需求量也日益增加。石油和天然氣等化石燃料被視為能源的主要來源，存在著結構不合理、能源利用率低、汙染嚴重等問題。所以，替代性可再生能源如太陽能，風能和地熱能是必需的。為了應對替代能源的需求，太陽能發電技術已成為能源結構中的重要一環，與傳統能源相比，其為清潔可再生能源，而且取之不盡，用之不竭。
目前，對於太陽能發電的研究主要基於光伏和光熱技術。光伏轉換是將太陽光直接轉換成電能，而不需要有任何熱機。
早在1839年，Becqurel發現，光照能使半導體材料的不同部位之間產生電位差。這種現象後來被稱為「光生伏特效應」，簡稱「光伏效應」。
在1954年，皮爾松等首次製成了實用的單晶矽太陽電池，誕生了將太陽光能轉換為電能的實用光伏發電技術。而光熱發電是指利用大規模陣列拋物或碟形鏡面收集太陽能，通過換熱裝置提供蒸汽，結合傳統汽輪發電機的工藝，從而達到發電的目的。
由於單一的光伏光熱發電系統，對太陽能全光譜能量的利用率很低，而光伏光熱混合發電系統是提高太陽能利用率的有效途徑，也是太陽能發電領域的主要研究方向。
Khaled Teffah 等 在光伏-熱電（PV-TE）系統中，做了一種用於高集中太陽能轉化為電能的新型組合的實驗研究，提高了混合系統對高太陽能集中輻照的整體效率，實驗結果和模擬結果十分匹配。
M. Hajji等研究了基於間接（而非直接）光伏和熱電耦合的新概念的能量效率。使用最先進的熱傳導計算，結果表明，這種間接耦合是使太陽能利用最大化的有趣替代方案，這對未來光伏發展前景非常有意義。
M. Mohsenzadeh等提出了一種光伏/集熱器的拋物槽新結構，並對其熱性能和電性能進行了實驗研究，使得系統的性能得到顯著增強。
Dario Narducci等討論了使用熱電（TE）發生器收集光伏電池釋放的熱量的轉換增強裝置，得出串聯PV-TE電池不僅可以提高現有太陽能電池的轉化率，而且還可以降低PV材料的使用成本的結論。
Zhang等分析了不同的傳統太陽能電池結合熱電模塊系統的性能，結果表明通過這種布置，電效率可以增加高達30％。他們還建議，對於PV +TEG混合系統和非濃縮PV +TEG混合系統兩種情況中的光伏特性光電（PV +TEG）系統，多晶矽薄膜光伏電池和聚合物光伏電池的使用適用於更高的性能。
通過優化PV+TEG混合系統中的熱點結構， Hashim等研究表明，使用熱電發電機模塊來吸收光伏電池的熱量可以提高轉換效率和總發電功率。他們還表明，通過在真空條件下使用這種混合動力系統，其性能得到改善。
在太陽能發電系統中，光伏板溫度升高是太陽能聚光光伏系統面臨的主要挑戰之一，其導致電池效率顯著降低並加速電池退化，這樣就要求引入冷卻系統來克服這一問題。
Araki等研究了單個太陽能電池被動冷卻方法的效率。得出的結論是：電池和散熱區域之間良好的熱接觸對於儘可能降低溫度至關重要。
Royne等對冷卻光伏電池的各種方法進行了綜合評述， 並提出對於單個電池，被動式冷卻效果不錯，而且對於濃度高於150個太陽的密集電池，主動冷卻是必要的這一觀點。
Najafi等通過模擬熱電模塊與太陽能電池背面的連接來分析所得到的混合系統的性能，由相同的PV電池提供運行熱電冷卻模塊所需的功率。結果表明，如果使用合理的電量，使用熱電冷卻模塊可以成功地將光伏電池的溫度保持在低水平。
隨著太陽能混合發電系統的研究深入，為了達到全光譜利用太陽能輻射能量的目標，可能通過將寬帶太陽光轉換為針對光伏電池調諧的窄帶熱輻射來提高太陽能收集的性能。
David M. Bierman等通過將一維光子晶體選擇性發射極與串聯等離子體幹涉濾光片配對，抑制80％的不可轉換光子，從而表現出增強的器件性能，並測得6.8％的太陽電轉化率，超過了光電池本身的性能。
Yurui QU等通過實驗證明包括相變材料Ge2SbTe5的可調諧雙頻熱發射體，兩個發射峰值波長在非晶相處為7.36和5.40，可以連續調諧至10.01和7.56。該類似的研究對於通過頻率轉換提高光伏板對太陽輻射的全光譜吸收具有重要的指導意義。