太阳能是优质的可再生能源,随着社会的发展,提高其利用效率的应用不断得到创新和关注。太阳能光电/光热综合利用作为太阳能利用的主要方式之一,在应用过程中不仅能进行有效的发电,热能被利用的同时也能降低光伏组件的工作温度,进而提高光电效率和太阳能综合利用效率。太阳能热泵是利用太阳能集热作为热泵循环的蒸发热源的一种太阳能光热利用方式,通过提高工质的蒸发温度进而提高热泵系统的性能。本文以太阳能光电/光热综合利用和太阳能热泵为出发点,提出了基于复合相变材料的直膨式光伏-太阳能热泵系统(PCM-PV-SAHP),将热泵循环系统应用于太阳能光电/光热综合利用中,主动对光伏电池上的热量进行利用,以解决光伏电池板由于温度升高而光电效率降低的问题、提高热泵系统的性能、提高太阳能综合利用效率及系统的稳定性。本文根据光伏电池和热泵系统的实际温度需求制备石蜡/膨胀石墨复合相变材料,设计了一种集成复合相变材料的光伏蓄热蒸发器(PCM-PV-E),建立了PCM-PV-SAHP系统的性能测试平台,并测试了系统的性能。实验结果表明:工质平均蒸发温度提高到了22.26℃;系统性能系数COP为3.42,压缩机平均耗电功率低于额定功率;系统平均光电转换效率为17.76%,比组件额定转换效率提高了2.76%;平均太阳能综合利用效率为346.56%,太阳能光热得到充分利用。本文以光伏蓄热蒸发器的物理模型为基础建立了其在日照下温度变化过程的数值模拟,再通过实验验证了模拟的可靠性。研究发现,实验与模拟结果中的温度变化曲线具有一致的变化趋势,且平均误差为7.05%。本文通过数值模拟分析了采用不同密度、不同配比的复合相变材料及在不同环境条件下光伏蓄热蒸发器的温度变化过程,对光伏蓄热蒸发器中复合相变材料的应用及其工作环境的选择具有一定的指导意义。