本文根据PZT材料的热释电效应设计了一种PZT固态热机能量转换装置,可以收集自然环境中的太阳能、工业废热等低品位能源,并将其转化为电能输出。该热机具有低碳环保,价格低廉等显著优势,而且可以在一定程度上修复被破坏的生态环境。通过在PZT固态热机表面涂抹碳墨层来设计不同吸收率分布的几何图案,以构造出不同的多重非均匀热场,并通过实验研究多重非均匀热场对PZT固态热机光热电转换有效性的影响,寻求最佳的热场分布。首先,根据热释电效应的基本理论,分析了PZT固态热机的工作原理,并推导出热机的理论温度分布和理论输出电压表达式。其次,在保持涂抹碳墨的面积占银膜面积一半的前提下,设计出七种不同吸收率分布的热机,将其中六种热机分为两组,奇数条纹组和偶数条纹组;另外一种为表面未处理的热机。奇数条纹热机涂抹条纹的数量分别为3、5、7,偶数条纹热机涂抹条纹数量分别为2、4、6。最后,研究不同热机在恒定光热激发和调频光热激发条件下,热机表面的温度分布和输出电压,并分析多重非均匀热场的相互作用对固态热机光热电转换有效性的影响,确定最佳的热场分布。结果表明:在500W恒定光热激发下,表面未处理的热机温度分布较均匀,温度值较低;经过吸收率调制的热机温度分布不均匀,温度值较高,且存在较大的温度变化率。其中5条纹热机的温度值和温度变化率最高。相同光照功率条件下,表面未处理热机的电压输出值也较低,电压输出极值为760m V,5条纹热机电压输出值最大,可达2.96V,相较于表面未处理的固态热机电压输出提高了290%。在500W调频光热激发下,七种热机的温度和温度变化率都成周期性变化,但变化的幅值不同。表面未处理的热机温度变化的幅值最低,温度变化率的幅值也最低;5条纹热机温度变化的幅值最高,温度变化率的幅值也最高。同样的光照功率条件下,表面未处理热机的电压输出值也较低,电压值在-328384m V范围内波动,5条纹热机电压输出值最大,电压值在-1.121.32V之间波动,相较于表面未处理的固态热机电压输出提高了240%。由此可见构造多重非均匀热场可以有效的提高PZT固态热机光热电转换的有效性。