高倍聚光太阳能光伏光热系统将太阳能电池作为集热器，可以同时获得电能和热能，并且可以大幅降低太阳电池组件的温度，解决因温度过高而导致的光电转换效率下降的问题。然而，传统菲涅尔透镜聚焦光斑的均匀度较差，会导致电池转换效率降低，并且接受角较小，对跟踪系统精度要求较高；同时，由于较高的温度变化而产生的热应力电池，对电池的寿命和可靠性造成影响。为此，本文对菲涅尔透镜均光系统进行设计，改善光斑分布均匀度，同时模拟分析高倍聚光条件下太阳能电池的温度和热应力分布，为高倍聚光太阳能光伏光热系统的改进提供依据。　　本文根据几何光学原理和光线追迹理论设计了三级聚光结构，并对比分析了三级聚光结构和传统单一菲涅尔透镜聚光的性能差别。同时，建立光电光热系统模型，将聚光分析结果作为边界条件，模拟计算了高倍聚光太阳能电池在不同条件下的温度场分布，比较了不同条件下电池的温度变化以及热应力变化。主要结论有：　　三级聚光结构能够改变光斑形状，使光斑与电池形状相同减少浪费，并使得光斑均匀度由单一菲涅尔透镜下的36.0％提高到80.3%，同时可以增大接受角，并且在使用玻璃硅橡胶为透镜材料可以尽量减小能量损失；　　砷化镓电池的稳态温度场分布为中心位置温度高，边缘位置温度低，非均匀热流密度条件下，温度场分布与均匀分布时相似；在实际应用中，随着太阳直射辐照度不断变化，要使出口流体温度保持在一定范围内，需要调节入口速度，同时存在最佳入口速度；　　在均匀辐照度条件下，垂直方向 MgF2层热应力最大，水平方向四层结构都是中心处热应力较大，边缘处热应力迅速降低，在不同辐照度条件下，热应力随着辐照度的增大而增大。