本发明提供了一种反射式光学元件及其设计方法和在太阳能电池中的应用。所述反射式光学元件具有一能够对包含有多个波长的入射光按照波长进行分色且聚焦的反射面，所述反射面为从一基准面向下凹入不同深度的凸凹表面；所述设计方法基于用于对所述包含多个波长的入射光进行分色的反射光栅和用于对分色后的入射光进行聚焦的反射聚焦镜的深度来获得所述反射面的多个采样点处的设计调制深度。按照本发明的反射式光学元件的相位调制比透射式结构强，使得本发明的反射式光学元件的加工难度相比更低。并且本发明的反射式光学元件的材料选取范围广，且成本低，如各类金属均可。