近几十年，多结太阳能电池有了长足的发展，并广泛应用于太空领域，是各种航天器的理想能源。在设计航空系统太阳电池能源系统时，需要获得太阳能电池在标准阳光下的性能参数。在地面采用光模拟器对光电池进行标定的方法，不足以反映太阳能电池的真正性能，因此需要对太阳能电池进行地球大气外层AM0标定试验。本课题分析和总结了国内外高空太阳能电池标定及太阳跟踪相关技术，根据高空气球太阳电池标定试验要求，对太阳跟踪控制系统进行了深入的研究。首先，论文对高空太阳能电池标定现状及太阳跟踪控制关键技术做了介绍。分析了太阳能电池标定试验系统结构及特性，在此基础上对太阳跟踪机械结构进行比较和论证。同时设计了基于STM32的太阳跟踪控制系统，以及从主控制板硬件设计、太阳光跟踪传感器选择、机械传动系统优化等方面对太阳跟踪器进行优化和改进。其次，编写了太阳跟踪控制系统软件，其主要包括控制系统主程序、初始化子程序、太阳敏感器数据采集与处理子程序、步进电机驱动子程序等。考虑到高空特殊环境和气球运动，对跟踪点附近防抖动、防止转动惯量积累等问题提出有效的解决方案，以确保跟踪的高精度及可靠性。同时对跟踪控制算法进行优化，以提高跟踪太阳快速性和稳定性。最后，为确保高空太阳跟踪控制系统稳定性和可靠性，在地面对太阳跟踪控制系统进行太阳光跟踪传感器的调试、视日运动算法轨迹跟踪调试、低温真空环境测评试验和室外车载移动跟踪模拟实验。通过气球搭载，进行高空气球AM0标准太阳电池标定试验，对试验数据进行分析以验证高空气球太阳跟踪系统的跟踪效果。