聚光光伏被誉为新一代光伏技术,具有发电效率高、占地面积小、能耗低、等优点,是新能源领域重点发展方向。但目前聚光光伏模组中散热器体积大、成本高且模组温度适应性较差,限制了该高新技术的大范围推广应用。针对以上问题本文开展新型密集矩阵聚光光伏模组的热结构优化研究,获得了基于小芯片的分离热源型聚光光伏模组,并结合二次镜的引入解决了模组温度适应性问题。为获得低成本、高效散热模组结构,将现有技术中的大尺寸多结砷化镓光伏芯片分散成为多个小尺寸多结砷化镓光伏芯片,离散获得分离热源型聚光光伏芯片布局结构,在此基础上设计出了能够分别适应不同环境温度的平板散热结构与内置散热片结构。利用ANSYS软件对两种散热结构进行数值模拟并对主要结构参数进行了优化,获得两种结构的优化参数。通过样品制备及户外测试,结果表明在标准户外测试条件下测得平板散热结构模组底板温度为47℃,内置散热片结构模组底板温度为42℃,测试结果与模拟结果基本一致,该设计能够支撑不同聚光倍数的CPV芯片长寿命工作。为保证模组在大的温度范围内保持稳定高效的工作,对比了不同二次镜及不带二次镜模组在低温环境的工作效率。结果表明,带玻璃二次镜的模组可在-40~50℃的环境中效率衰减小于10%,而不带二次玻璃微棱镜模组在低温环境下效率衰减超过40%。理论模拟结合现场测试,发现影响模组散热特性的主要因素为太阳直接辐照度、风速,并进行了量化。通过软件模拟计算,太阳直接辐照度每升高100W/m2,芯片温度升高3℃;当风速小于5m/s时,风速每增加1m/s,芯片温度下降3℃,风速大于5m/s时,对芯片温度影响明显减弱。这为模组的测试与使用环境的选择提供了理论指导。本论文综合以上研究成果实际批量制备出密集矩阵式聚光光伏模组。在项目现场工作状态下对模组的温度特性进行了一系列测试,测试结果与模拟高度吻合,可保证模组长期高效工作。本论文中提出的基于密集矩阵菲涅尔透镜的散热结构与模组设计可有效降低生产成本,实现自动化生产,为国内外聚光光伏发展提供理论与实验基础。