面对全球范围内的能源危机和环境压力,人们渴望用可再生能源来代替有限的、污染环境的常规能源。而太阳能是最丰富的可再生能源,它分布广泛,不污染环境,是国际公认的理想替代能源。其中光伏发电是太阳能利用的重要组成部分,近年来取得了快速发展,但是由于太阳电池材料昂贵,制造工艺繁琐,阻碍了它的大规模应用。所以世界各国一直在探索降低光伏发电成本的方法,其中聚光光伏发电即为一种有效途径。本文对聚光光伏系统的主要部件进行了研究,并设计了一个完整的聚光光伏系统,对聚光和非聚光条件下太阳电池的输出特性进行了数值模拟和实验研究。首先,对碟式聚光器、CPC聚光器、菲涅耳透镜的原理、外形、光路进行了分析,并对它们的聚光效果进行了仿真模拟。经过比较分析,选定菲涅耳透镜作为本课题设计的聚光光伏系统的聚光器,因为它具有:环境适应性好,重量轻、材料来源丰富、成本低、制作方便、等优点。然后,设计了一个用于聚光光伏系统的二维太阳跟踪系统,采用微处理器作为该跟踪系统的核心,用以控制整个系统的运行,利用高精度光电传感器来获取太阳的指向方位信息,然后利用处理器实现控制算法来控制机械结构的运动,从而达到跟踪太阳的目的。经过实验证实,该系统能够精确地跟踪太阳。最后,使用VC编程对采光面积为1m2时,单晶硅电池在不同环境温度,不同聚光比,以及不同冷却方式下的工作温度和输出特性进行数值模拟。建立了太阳电池模型,对电池表面电流分布进行仿真,发现聚光器的聚光效果直接影响其伏安特性。使用设计的聚光光伏系统对低倍聚光条件下太阳电池的伏安特性进行实验研究,结果表明采用聚光后可以显著提高电池输出特性。