随着人类社会进入工业时代,生产力的发展带来生活水平的提高,但也产生了一系列亟待解决的问题,其中能源问题是最受到关注的问题之一,由于化石资源的过度开发,超量碳排放引起的全球变暖、海平面上升等环境问题,已经愈加为世界各国人民所重视。节能减排,推进碳中和逐渐成为全人类关注的重点,对太阳能这种储量丰富、清洁无污染的新能源的开发利用手段,也得到更加广泛的研究。传统的光伏发电和光伏集热两种利用方式相对单一,只能供电或者产热,太阳能利用效率并不高。因此,太阳能光伏光热综合利用技术（Photovoltaic/thermal,PV/T）被提出,其最大优点在于结合光伏发电与光伏集热两种技术手段于一体,可以提高太阳能的综合利用效能。基于其技术特点,本文重点研究适用于北方气候条件的空气型光伏光热组件,针对光伏集热部分做出结构优化的同时重点研究其热电性能,主要工作如下:首先从理论上分析光伏电池的数学模型和集热器的传热模型,在MATLAB/Simulink软件中建立单晶硅电池的数值模型,探究辐照度与温度两个因素对光伏电池输出的影响,在构建传热模型后,结合传热能流分布图,设计直接在光伏电池背板安放翅片的结构优化方案。通过ANSYS Icepak流体分析工具,对PV/T组件的结构优化方案展开了研究,主要分析翅片数量、翅片长度、冷却方式、风速大小等因素对组件换热性能的影响。其次,针对光伏电池电能输出部分进行控制,对常用的MPPT算法做出对比分析,最终确定性能优异的变步长扰动观测法作为主要控制策略,采用Cuk直流斩波电路对光伏电池输出进行控制,基于TMS32028335控制器设计系统硬件电路。最后,依据数值模拟结果制作优化后的PV/T电热联供组件,并在哈尔滨市东北农业大学校内搭建试验平台,分析在一天中不同时刻,系统性能的变化规律。得出结论如下:在空气质量流量稳定在0.0028kg/s时,系统的光热效率、光电效率以及综合效率随太阳辐照度增加,呈现明显的上升趋势,全天试验中最大综合效率达到55.216%,最大（火用）效率达到29.887%,在太阳辐照强度保持在910W/m~2不变,空气流速由0.4m/s增加至2.4m/s过程中,PV/T组件的光热效率从17.07%增加至23.13%。光电效率从12.62%增加至13.40%,PV/T组件最大综合效率可达58.39%。试验数据证明,这种PV/T电热联供组件具有较好的换热性能,太阳能综合利用效能满足预期目标,具有一定的工程应用价值。