随着社会的发展和城市化进程的逐步推进,建筑领域的能源消耗明显上升,其中占比较大的是照明与用电消耗。将可再生能源引入到建筑设计中构成光伏建筑,能有效地降低一次能源消耗。但是传统光伏建筑中也存在一些问题,如系统光学效率低、采光与发电矛盾大以及照度受天气影响严重等,这些因素限制了光伏建筑的发展。本文致力于基于混合式聚光器的光伏玻璃幕墙系统的设计,为光伏建筑中提高太阳能的利用率以及解决采光照明与光伏发电之间的矛盾提供了有效的解决方案。基于室内照明与光伏转换同时工作的思想,对光伏系统的结构展开设计。通过建立双抛物面聚光模型和导光板模型,结合光线在不同参数下混合式聚光器中传播的数学模型,实现一部分光线用于采光照明,一部分光线被收集利用。收集的光线用于LED和光纤补偿照明模块,通过添加配光透镜和发散器使室内照度更均匀。此外,设计太阳光追踪模块最大限度地接收太阳光线,提高太阳能的利用率。利用Light Tools软件进行光路仿真,分析不同的入射偏角以及结构参数对聚光器性能的影响,仿真计算光线传播过程中系统各元件的光能损耗情况,得到在工作时间内系统可以为室内提供60%以上的光通量补偿。利用DIALux软件模拟系统进行辐照度分析,并与安装传统幕墙的室内照度情况进行对比,得到本系统的房间辐照均匀度为0.816,工作面上的照度超过300lx。在室内搭建混合式聚光器实验平台,对其几何聚光比、光学效率等性能指标进行测试。在室外利用积分球原理搭建实验箱,对比安装聚光系统前后实验箱内的照度,并使用相同尺寸的中空玻璃进行透过率对比实验。通过在不同天气下对系统的光学性能与电性能的测试,获得真实条件下的采光照明的效果。结果表明,聚光光伏玻璃幕墙系统在正午时的透过率约为35%,大部分光线被收集用于光伏转换;在早晚光线较弱时的透过率约为70%,大部分光线用于室内采光。通过分析与实验验证,该系统能够将太阳能重新分配利用,既保证了室内的采光需求,也提高了太阳能的综合利用效率。为新型聚光光伏玻璃幕墙系统实现应用化奠定了基础,也为降低建筑耗能提供了新方法,加快了太阳能利用技术在建筑上的推广。