随着社会经济的不断发展,人们更加注重清洁能源的开发利用,太阳能作为一种存储量大、清洁、没有地域限制的可再生能源,被广泛的发展与利用。但是太阳能也存在着不稳定性、利用效率低等缺点。太阳能收集装置的出现为高效的利用太阳能提供一种可行的方法。传统太阳能聚光器存在光线接收角比较小、效率较低等缺点,通常为了提高聚光效率在进行太阳光收集时都需要安装太阳跟踪设备以保证太阳光线始终垂直入射至太阳能聚光器上,在跟踪精度要求较高的情况下,太阳跟踪设备内部控制系统复杂且运行起来需要定期维护,另外太阳跟踪设备需要额外的电能消耗,这些都制约了太阳能聚光器的发展与应用。本文受自然界复眼启发提出了复眼式太阳能聚光器模型,自然界中昆虫的复眼具有接收角度大、结构紧凑、体积小等优良的特性,将这些特性运用于太阳能聚光器上具有非常高的前景。本文主要从太阳能聚光器及仿生复眼的背景开始介绍进而提出一种基于仿生复眼的太阳能收集的设计,并给出了复眼式太阳能聚光器设计的理论依据。在仿生复眼球壳的制作方面提出了两种方法:3D打印法与软光刻法,并制作出了两种仿生复眼的模型。接着对仿生复眼式太阳能聚光器进行设计,提出了包括复眼球壳型复眼式聚光器、复合抛物面型复眼式聚光器、光锥型复眼式聚光器三种复眼式聚光器模型和一种曲面微透镜+锥形光纤束型聚光器模型,并对四种聚光器模型的参数进行了详细的设计。本文设计的复眼式聚光器聚光比为5.29,使用了光线追迹法进行仿真分析来评估聚光器模型的性能。在最初设计的复眼球壳模型中,虽然具有较大的接收角度,但是同时也面临着光斑分散的缺点,通过添加二次聚光器对复眼式聚光器进行改善提出了光锥型与复合抛物面型复眼式聚光器。最后通过仿真及室内和室外实验表明,两种方案都对复眼球壳型聚光器有着极大的改善。其中复合抛物面型复眼式聚光器,聚光的范围达到-60°到60°。在-10°到10°范围内,室内实验中聚光器的最高光学效率达到66.14%,室外实验中聚光器的最高光学效率达到81.27%。实验结果表明,本设计可以实现静态聚光的目的,并为光伏建筑一体化的发展提供了新的思路。