作为非聚光无需跟踪式集热器,平板太阳能集热器是当今全球应用最普遍的用来收集太阳能热量的装置,特点是采光面积大、构造简单、工作稳定、成本较低。然而,平板太阳能集热器在集热温度较高时,也存在着热损较大、效率不高等问题。针对平板集热器如何进一步降低热损和提高效率,本文进行了以下理论和实验研究:（1）提出一种平板太阳能集热器,建立了数学模型。对平板太阳能集热器的构造进行研究,建立了平板太阳能集热器数学模型,分析了平板太阳能集热器的集热性能和各项特性指标。（2）平板太阳能集热器优化设计。通过迭代计算得出,总热损系数随着透明盖板与吸热板间距的增大而先减小后增大,同时,间距增大会导致集热器成本增加。将热损失减少所得增益减去增加的成本作为优化参数,计算可知,当间距为6cm时,集热器性能较优。改变透明盖板的材料,并镀增透膜,使得透光率由86.93%增加到89.72%,提高3.2%。底部保温的材料改用35mm聚氨脂板代替玻璃棉,其导热系数由0.06W/（m·℃）降为0.024W/（m·℃）。利用激光对管板进行焊接,减小了接触热阻。（3）平板太阳能集热器实验测试。搭建了实验台,对优化后的平板太阳能集热器在现实工况下测试运行效果。由最终结果可得,平板太阳能集热器的瞬时效率的曲线截距为0.824,提高15.1%;热损失系数为3.723W/（m²·℃）,降低24.7%;效率因子为0.906,提高5.3%;热迁移因子为0.888,提高5.8%。集热效果明显改善。（4）平板太阳能集热器在木材干燥中的利用。分析了木材干燥的工艺及需求,针对某工厂应用需求,设计木材干燥平板太阳能集热系统,总集热面积1013.54m²,集热水箱70.948m3,将初始水温10℃利用平板集热系统加热后,通入燃煤锅炉升温至干燥所需温度89.11℃对木材进行干燥。在TRNSYS平台中对集热系统进行模拟分析,可知该集热系统每年能有效利用太阳能3.502×10⁹kJ,集热效率以及太阳能保证率分别为64.0%和40.8%。（5）太阳能木材干燥系统影响因素分析。模拟分析环境的温度、集热器进口的流量、水箱的容积和集热器面积对木材干燥系统的影响,可知集热系统更适合应用于环境温度较高、太阳辐照较高的地区。当水箱容积由30m3增加到60m3时,集热效率可以提高8.8%。与不同常规热源进行对比,其中对比使用电力每年可节约标准煤130.4吨,节省费用106万,减排325.1吨CO₂、9.8吨SO₂、4.9吨NO_X、88.7吨粉尘。具有良好的经济性和节能效益。