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太阳能作为一种清洁和可持续能源之一，为未来能源供应提高了一种重要的解决方案。在太阳能发电技术中，聚光太阳能发电(也称为太阳能热发电)是目前世界上发电成本最低和发电量最大的技术。目前，主要有四种聚光太阳能发电技术：抛物面槽式、线性菲涅耳反射镜、塔式、蝶式。其中仅抛物面槽式太阳能热发电技术实现了商业化，在19世纪80至90年代，LUZ公司在加利福尼亚建造了9个SEGS电厂，总发电量达354MW。在抛物面槽式太阳能热发电系统中，集热器的成本占到整个发电站成本的一半以上；其跟踪太阳的精度以及镜面和支架的变形直接影响集热器太阳能的吸收效率。因此，如何提高跟踪系统的精度以及优化集热器支架结构对控制槽式太阳能热发电的成本十分重要。
本文针对槽式太阳能集热器跟踪系统和光学性能进行了研究，主要研究内容和结论如下：
(1)为了达到0.06r/min的转速满足跟踪太阳的要求，设计了一个二级传动跟踪系统，第一级为谐波齿轮传动，传动比为300，第二级为蜗轮蜗杆传动，传动比为80，整个传动比为24000。论文中计算了柔轮、钢轮以及蜗轮蜗杆的尺寸，并对其强度进行了校核。
(2)结合遗传算法，建立了槽式太阳能集热器的三维有限元优化模型，模拟了6级、8级和10级风，吹风角度分别为30°、45°和90°情况下集热器的应力与位移。优化后的集热器支架结构，与一般满足要求的结构相比质量减轻了5％-20％；通对三种不同材料作为反射面进行了应力分析，计算结果表明：玻璃镜面和铝合金镜面模型的最大应力在支架上，最大位移在镜面上，而不锈钢镜面的最大应力和位移都在镜面上，玻璃镜面相比于其他两种镜面变形要小。同时获得的吸热管上的应力和位移情况，也有助于吸热管中玻璃-可伐扩散焊工艺的研究。
(3)基于抛物面槽式集热器的聚光原理的分析，确定了支架在开口宽度确定的情况下，其最佳口径比(开口宽度比焦距)和最小管径。分析了集热器抛物面的加工误差对集热器光学性能的影响，为控制抛物面加工精度提供了依据。计算了集热器抛物面因变形引起的焦点偏移，结果发现；镜面边缘的变形虽然大于镜面底部的变形，但是其焦点的偏移不如镜面底部焦点的变化大，因此越靠近抛物面底部的变形对焦点的偏移影响越大。