太阳能利用是解决未来能源可持续发展问题的有效途径之一。传统聚光器在太阳能电池表面会聚的光线聚光均匀性较差,这会导致太阳电池表面温度分布不均的现象,使得光伏电池局部过热,从而降低了光伏组件的发电效率。因此,设计具有相对均匀聚光能流密度的太阳能聚光发电系统,并对系统的光学性能和能量转换效率等内容进行研究,对于提高太阳能光伏系统发电效率和促进太阳能光伏发电技术的发展都具有一定的科学意义。本文提出了具有高聚光均匀性的紧凑式线性菲涅耳反射(CLFR)太阳能聚光光伏系统设计,并围绕该系统开展了相关的理论分析、仿真模拟和实验测试研究工作,完成的工作及主要结论包括:首先,给出了均匀聚光CLFR太阳能光伏系统的设计方法,并对一种使用完全型CLFR聚光器和三种使用不同混合型CLFR聚光器的聚光光伏系统的结构参数、光学参数和聚光均匀性进行了对比分析。结果表明,使用完全型CLFR聚光器的光伏系统具有最高的几何聚光比和光场利用率。同时,与其他三种CLFR聚光光伏系统相比,使用完全型CLFR聚光器的光伏系统的聚光均匀性最佳;其次,考察了使用完全型CLFR聚光器的光伏系统的光学特性。对CLFR聚光光伏系统的对日跟踪精度影响分析结果表明,随着对日跟踪误差的增大,光伏系统总的光学效率呈近似线性地下降。当偏差角为0.2°时,系统的相对光学效率降至约89.0%。而当偏差角增大到1.0°时,系统的相对光学效率下降到了约45.0%。对CLFR聚光光伏系统的关键结构参数与光学参数之间的相互影响进行了分析,结果表明,当聚光器镜场宽度、太阳能光伏电池倾角和电池宽度一定时(或当CLFR聚光器的反射镜元件总数、太阳光伏电池宽度和聚光器镜场宽度一定时),随着太阳电池高度由小变大,光伏系统的几何聚光比和光场利用率均呈现先上升而后下降的变化趋势,存在一个最佳太阳电池安装高度,使得两个光学参数同时达到最大值;最后,完成了 CLFR聚光光伏实验装置的研制,并基于该实验装置开展了 CLFR聚光光伏系统的聚光均匀性测试实验,结果表明,CLFR聚光光伏系统具有较好的实际聚光均匀性,太阳能接收面上的能流密度实验结果与仿真模拟结果之间虽然存在一定的差异,但总体符合得较好。对安装于实验装置的单晶硅太阳电池单体和组件进行了初步的I-V特性测试,结果表明,实验装置中太阳电池单体和组件的光电转换效率分别约为16.9%和15.9%。