一直以来,光伏系统都因为成本太高而难以在实际应用中大规模推广,而光伏系统中的太阳电池造价昂贵是光伏发电成本居高不下的主要原因。因此,聚光光伏系统因其有望降低高昂的发电成本而在众多光伏系统中脱颖而出。聚光光伏系统中聚光器的聚光性能好坏,是决定系统能否在保持输出功率的同时降低发电成本的关键。因此,对聚光器的设计和研究就成了当务之急。本文根据基本光学原理,结合聚光器设计常用方法,研究了菲涅尔透镜的设计方法,推导出了菲涅尔透镜齿面倾斜角的计算公式,并根据推导出的公式设计出了菲涅尔透镜。并且,利用光学软件对所设计的菲涅尔透镜进行了光线追迹,分析了处在不同位置的接收面上的光辐照强度及分布情况。同时,根据复合抛物面聚光器的形成原理研究了复合抛物面聚光器的设计方法,推导出了设计复合抛物面聚光器主要参数的计算公式,并根据推导出的公式设计了一个复合抛物面聚光器。利用光学软件对设计的复合抛物面聚光器进行了光线追迹,分析了在不同入射角下接收面上的光辐照强度及分布情况。根据前面研究获得的菲涅尔透镜和复合抛物面聚光器的聚光性能,使用两者相结合而形成一个二级聚光器,用以增大聚光器的接收角、提高聚光倍数以及优化聚光均匀度。对所设计的二级聚光器的研究表明,虽然使用菲涅尔透镜-复合抛物面聚光器的组合可以有效地增大聚光器的接收角,但是却无法达到优化聚光均匀度的目的。因此对二级聚光器的聚光光路进行了分析,找出了导致聚光均匀度差的原因,提出了在复合抛物面聚光器内添加一个反向放置的菲涅尔透镜来均匀分布光线的改进方法。分析后发现,改进后的二级聚光器在保持大的接收角的同时,可以使聚光均匀度达到一个可以接受的程度。