太阳能作为分布最广泛、取用最方便、储量最丰富的可再生能源，它的有效利用能极大的缓解能源危机。太阳能能流密度小、光照方向与强度不断变化，聚光型光伏技术把大面积太阳光聚焦到较小面积的太阳电池上，增加了太阳电池上的光辐照强度，与固定安装的常规平板太阳能电池组件的系统相比，在减少系统中太阳电池的使用量的同时还可以提高系统的光电转换效率。　　但是，目前聚光型光伏系统还存在不少问题，如聚焦光斑的光能量强度分布不均匀、光斑的形状跟太阳电池不匹配和对日跟踪系统的跟踪精度不高等。因此，本文对聚光型光伏系统中的聚光系统进行了研究，旨在解决聚光比在几百倍、光斑直径在10mm左右的条件下什么类型的聚光器和什么形状的太阳电池匹配可以使聚焦光斑更均匀、光能利用率更高和接受角更大的问题。使聚光光伏系统在提高系统光电转换效率的同时可以降低系统对跟踪装置的要求，从而降低电能的成本价格。　　本文首先研究了聚光型光伏系统，选择了菲涅尔透镜作为系统的主聚光元件，给出了平面向外、菲涅尔面向太阳电池的点聚焦菲涅尔透镜的设计公式的简单推导过程，并获得了设计公式。在ZEMAX软件的非序列模式中实现了基于非成像光学理论的光线追迹仿真，对某一尺寸的菲涅尔透镜的焦平面上光斑能量分布情况进行了分析。模拟结果与理论计算数据吻合，从而验证了仿真的准确性。研究表明利用通常的菲涅尔透镜实现聚光作用的聚焦光斑的光能量主要集中在太阳电池的中心部位，呈现为从中心往外围能量越来越弱的同心圆环。　　针对光斑能量分布严重不均的现象，尝试在主聚光元件后分别加入矩形筒、矩形底复合抛物面、圆形筒和圆底复合抛物面作为二次聚光元件与10mm方形太阳电池和直径为10mm的圆形太阳电池匹配。通过光学仿真，以光斑能量分布均匀程度为分析重点，优化模型参数并择优去差。　　对两个较好的聚光系统在光斑均匀度、反射损失、聚光比、接受角等方面进行对比与分析，选出最佳设计方案。该方案中的二次聚光元件使光斑的均匀度在1.7范围内，整个聚光系统的光学效率为88.8％，系统接受角为0.95°，起到很好地改善光斑均匀度和增大聚光系统接受角的作用。最后提出了优化该系统的措施和方向。