本发明公开了一种单片式光学元件以及单片式衍射光学元件的设计方法。所述单片式光学元件，用于对包含多个波长的入射光进行分色和聚焦，其包括一体成型的用于对所述入射光进行分色的光栅和用于对分色后的入射光进行聚焦的聚焦透镜的组合。本发明的单片式光学元件通过将透镜与光栅结合为一体，能够很好地对入射光实现高效率的分色聚焦，避免了采用两个独立的光学元件，整个光学系统过于复杂、操作不便。本发明基于聚焦透镜和闪耀光栅设计成具有基本相同的分色聚焦功能的单片式衍射光学元件，突破了现有技术中常规光学元件自身厚度的限制，使得设计的单片式衍射光学元件可以应用到更多的场合中，特别适合应用在太阳能电池中。