太阳能作为一种高效、清洁、无污染的新能源,世界各国对太阳能的开发利用越来越重视,多国政府将其纳入国家能源发展规划中。在太阳能各种利用中其光热转换应用最为普遍、技术也最为成熟,市场上光热转换产品也多种多样。太阳能热水器是太阳能光热转换中最为普及、经济性价比最高的利用方式,其成本相对较低,在全国各地得到广泛的普及应用。尤其是真空管式太阳能热水器大约占据国内市场95%的份额。其结构简单,价格比较低廉而且在环境温度较低时仍有比较高的效率。热管式真空管集热器相比于其他真空管热水器,其保温效果更好,承压能力高、耐冰冻、启动更快。热管式真空管集热器集热温度高,在太阳辐照比较充足时,可能制得过量的热水无法充分利用,造成能量的浪费,因此将热管式真空管集热器与半导体热电片结合,利用半导体的塞贝克效应,即可进行发电,又可以同时制得热水。因为热管真空管集热器与热电片结合的结构简单易操作,可作为小型的热电发电装置,因此不少类似的新应用也不断出现。本文通过设计制作热管式真空管与半导体热电片结合的新型太阳能利用实验平台,并对其进行理论分析和实验研究。通过编写程序,对装置的数学模型进行数值模拟,分析了外接负载、室外环境温度、室外风速和水流速度对系统电性能的影响。系统要获得最大输出功率,外接负载应大于装置内阻值。在辐照为1000w/m2时,最大瞬时电效率为3.2%。模拟结果表明室外风速和环境温度对电性能影响较小,联箱下层水流速度对电效率影响比较明显,可将热电片冷端热量快速的带走,是冷端温度不致过高。对合肥的实际天气数据分析表明,中午可产生最大温差175℃,此时最大瞬时电效率为2.8%。通过对该系统的热电热水性能进行实验测试。在发电模式下,得到热电片在开路时候的最大输出电压为22V,此时冷热端温差为110℃。系统在负载电阻为2511左右时有最大输出功率,热电片的全天的平均温差为80℃,理论模拟温差为88℃,实验系统的全天平均发电效率为1.2%,此时理论模拟电效率为1.3%,实验测得相应的热效率为39%,系统在制热优先模式下的热效率为47%左右,比发电模式下高出的部分相当于用来进行发电。同时通过对比测得系统在不设热电片时的全天热效率在53%左右。