近年来新型界面太阳能蒸汽转换（Interfacial solar-to-steam conversion,ISSC）技术因其高效的产水率、可扩展性等特点,引起了研究者的广泛关注。该技术通过光热材料吸收并转换太阳能来产生热能,实现光蒸汽的转换以收集净水,有效缓解了淡水紧缺和能源危机带来的压力。然而,在目前的研究中,研究者们通常使用碳纳米管或石墨烯等成本较高的光热材料来进行界面蒸发,这限制了该技术的推广应用。此外,由于传统蒸发系统中蒸发层与水体接触,所产生的热损失也导致了能量利用率较低。针对以上问题,本文选取成本较低且具有独特结构的生物质材料进行碳化处理,获得了具有不同微观形貌的生物质碳材料,并通过表征分析了材料微观形貌、碳化程度以及亲水性对其光蒸汽转换性能的影响。本文设计了图案化三维（3D）阵列蒸发器,利用阵列之间的温度梯度来驱动热交换以减少整体装置的热损失,实现了充分利用系统各级能量的目的。本文的主要研究内容与结果如下:（1）生物质碳材料的筛选与蒸发层蒸发性能的研究。基于生物质原生结构的独特性,选取了9种生物质作为碳源进行了光蒸汽转换性能的研究。结果表明,当碳化温度为600℃时,所获得的碳化木块具有极高的吸光性能并表现出最佳的光热转换率。另外,通过对负载量的研究发现,在9.6 cm~2的滤纸上负载0.03 g碳粉时能实现蒸发速率与供水速率的动态平衡,获得高达2.14 kg m-2 h-1的蒸汽产生速率。通过光照强度的梯度实验印证了蒸发速率与供水速率匹配时能量利用率最高。（2）3D阵列蒸发装置的设计与蒸汽转换性能的研究。工作重点在于设计图案化3D阵列蒸发装置,有效克服了2D和1D蒸发系统其热对流损失较大的缺陷,利用阵列之间热交换有效减少了装置的热损失,在一定程度上解决了常规ISSC系统忽略的废热利用问题。通过光热蒸发实验探究了9种阵列以及阵列间不同负载量对3D阵列系统蒸发性能的影响。结果表明,阶梯型阵列表现出最高的蒸发性能,达到了1.68 kg m-2 h-1的蒸汽产生速率。通过理论计算与COMSOL模拟验证了高温台阶产生部分热对流损失可以重新被低温台阶吸收,减少了装置的热损失。通过对所收集的净水进行离子浓度测定,证明了该系统获得的净水达到世界健康组织的饮用水标准。最后,通过户外实验表明以3D阵列蒸发装置来生产净水可达到1.17 kg m-2 h-1的蒸汽转换速率,可以满足家庭的日常饮用水需求。