太阳能的有效利用是解决环境和能源问题的主要途径之一。其中太阳能光伏利用是当前发展最快最具活力的研究领域。因具有降低太阳能发电成本的潜力，聚光太阳光伏系统一直广受研究人员关注。对于高倍(几十到数百倍)聚光系统，居多采用多结高效电池。低倍(2～10倍)线性聚光系统在实际使用过程中，具有对太阳跟踪的精度、电池性能及组件散热效果等要求相对较低、系统可靠性高的优点，具有一定的市场前景。本文介绍了由作者自行设计的低倍线性聚光用反射式与折射式聚光器，并对其原理及聚光太阳电池组件的设计进行了分析与阐述。首次提出了聚光(透镜式)跟踪一体化太阳电池组件的概念，并对其进行了软件模拟和结构设计。 太阳跟踪有对于聚光光伏系统具有重要意义，一般只有跟踪到太阳才可能使太阳辐射比较均匀地达到光伏电池组件表面。方阵间距L与方阵宽度a相关，增加方阵东西方向的间距可以提高早晨与傍晚的太阳跟踪效果。在早晨与傍晚，由于太阳辐照经过的大气层距离长，被大气层吸收的辐照多，到达方阵表面的总辐射强度小。在这个阶段，虽然采用完全太阳跟踪可以较大比例的提高方阵表面的辐照强度，但辐照提高的总量不大。本文根据太阳辐照计算模型，评估了太阳方阵间距对太阳跟踪的影响。计算表明，当L/a大于2.5时，总的跟踪效率随方阵间距增加而增加的幅度很小。方阵的间距推荐为方阵宽度的1.5～2倍。 聚光与太阳跟踪是提高光伏系统发电量的重要途径，太阳电池组件功率衰减、工作温度与工作可靠性对光伏系统发电量也有很大影响。接着，本文主要针对造成太阳电池组件功率衰减的两方面设计老化实验，研究衰减机理，选择适合的太阳电池与封装材料以满足太阳电池组件的需求。首先，采用氙灯，钠灯及室外太阳光照的方式分别对不同太阳电池及太阳电池组件进行光老化，测试与比较功率衰减幅度与速率，分析光强、光谱及温度等对功率衰减的影响。其次，采用紫外老化测试仪，对不同组成的EVA胶膜进行了长达1000小时的紫外光老化试验。分析了不同组成的EVA胶膜老化过程中力学性能的变化，透过率和黄色指数的变化，以及老化前后太阳能组件外观及I-V特性的变化。 太阳电池工作温度计算模型对初步设计组件散热有很大的帮助，但通常忽略组件中各个电池内阻差异对产生热量的影响，无法精确模拟到每个电池的温度。IEC61215规定的NOCT(电池额定工作温度)测试过程，实验的太阳电池组件为开路状态，通过组件内部电流为0，不能体现实际工作时组件中各个电池电性能的差异引起的电池温度的不同。为全面比较与分析太阳电池组件工作时的温度分布，体现各不同电池之间温度差异，本文通过多方面的太阳电池工作温度测试实验，对太阳电池组件工作温度分布进行深入分析研究。 对于晶体硅太阳电池组件，表面阴影或光强分布不均匀及单体电池功率不匹配等因素是导致输出功率降低的重要原因。在通过模型理论推导的基础上，本文设计遮挡实验对太阳电池组件进行实际测试，在有无二极管情况下，分别比较与分析单片太阳电池小比例(1％～10％)、大比例(10％～100％)及多片电池阴影遮挡的太阳电池组件输出的IV伏安特性以及PV(功率与电压)曲线。结果表明，有无二极管情况下，组件单片电池被遮挡1％～10％，对整个组件与系统输出功率影响不大，最大功率Pmax下降比例均不超过2％，同一串电池片之间可以允许存在小的功率差异或表面辐照强度差异(<5％)。同组件多个电池遮挡实验显示，电池出现热斑效应时会被反向击穿，击穿电压在15V左右，因此，组件中应对少于15/0.6=25片串联电池并联一个旁通二极管，否则使用中会出现热斑损坏组件现象。 最后，本文提出怎样利用散射与直接辐射资料配置离网型聚光系统容量，及根据气象资料情况优化设计混合互补型聚光系统的方法，并对一具体通信基站用风光互补系统进行分析与评估。计算数据显示，不同地区聚光系统聚光效率差距很大，在广州在2倍聚光情况下，考虑太阳跟踪对组件表面辐照的增益，全年组件表面总辐照量平均增加比约40％～50％，而同样聚光条件，在拉萨的增加效果可达到90％～100％。对于离网型供电系统，拉萨在辐照总量、季节辐照分布均匀性、连续低辐照天数方面都优于广州，太阳组件聚光后进一步扩大了这一差距。通过对气象资料数据及实际工程案例分析表明，与风力发电结合后，在一些地区，跟普通组件相比，聚光太阳组件与风力发电表现出更好的互补性。