随着世界范围内化石燃料储量逐渐枯竭,环境污染问题日趋受到重视,以及常规电网的局限性,人们对自然界广泛存在、取之不尽、用之不竭的可再生能源展开了广泛深入的研究。以太阳能为代表的可再生能源的开发利用是保护人类生态环境,减少大气污染的有效措施,也是世界新能源开发利用的一个大趋势。太阳能被公认为是最具发展前途的一种可再生能源。它是传统化石能源最为重要的替代能源之一,是人类过去、今天和将来的生命之源、希望之源。人类将更加自觉、主动和高效地利用它。太阳能的直接利用主要有三种方式:光电转换,光化学转换和光热转换。光电转换,即光伏技术是其中非常有发展前途的一种技术。由于光伏电池的成本较高,如何提高其转换效率和利用率,以缩短成本的回收周期,获得高性价比一直是太阳能光伏技术应用研究的一个重要课题。本文论述了一种自动跟踪太阳的蝶式光伏发电聚光器。设计一种全反射聚光器,该聚光器采用多块平面反射镜并通过巧妙的结构设计,使得太阳光经平面镜反射后均匀地照射到对应一侧的太阳能电池板阵列上,实现数倍聚光功能,从而提高单位面积太阳能电池的发电效率。该聚光器的外形象阳光下翩翩起舞的蝴蝶,聚光倍数可达到2～12倍,平面镜的利用率高达85%以上,特别适合于各种规模光伏发电系统。本文第一章介绍全球能源危机、环境污染、生态恶化已威胁到社会发展和人类生存,开发新能源解决人类现在和未来对能源需求迫在眉睫,世界各国纷纷开展可再生能源研究;分析太阳能光伏发电的优点和不足之处,提出本文所要研究的问题。本文第二章介绍太阳能电池的工作原理和特性,分析太阳能电池组件的结构;根据太阳能电池板的V-I、V-P特性,即在一定的光照强度下,电池板的发电量近似与垂直入射光照强度成正比,提出通过跟踪、聚光提高光伏发电的性价比。本文第三章通过对蝶式聚光器的光学分析,建立数学模型,对聚光参数进行优化设计,在保证聚光器的机械强度时,得到了最佳聚光比;通过对太阳运行规律的研究,设计聚光器一维跟踪和二维跟踪方案,达到高精度自动跟踪太阳运转;通过风力计算,设计聚光器的防风方案,提高聚光器的稳定性;聚光引起电池板温度升高,电池板温度太高会降低电池板的光电转换效率和寿命,根据不同的聚光倍数,研制各种散热方案,并对水冷方案进行理论研究。本文第四章介绍本人在聚光光伏发电研究时,与张耀明院士太阳能工作组成员共同研制的各种聚光器。本文第五章介绍自动跟踪太阳的特点,并着重介绍一种驱动力矩大,跟踪精度高,可带动聚光架翻转180°的二级丝杆。本文第六章介绍课题进行中取得的技术突破,以及有待进一步深入研究的问题;展望未来,本项目推广应用后,对缓解我国目前存在的能源短缺、环境污染以及越来越严峻的能源安全问题,将发挥积极作用,产生良好社会效应和经济效益。