光子增强热电子发射效应是近年来提出的一种新型太阳能利用方式,理论上可以实现光伏发电和光热发电技术的高效利用。本文针对目前太阳能电池转换效率低的问题,将负电子亲和势GaAs真空光电器件应用光子增强热电子发射理论,对真空光电转换器件量子效率理论、转换效率测试系统设计及性能评估等方面开展了系统研究。介绍了目前太阳能电池技术发展及基于光子增强热电子发射研究近况。指出本文主要研究工作,即根据光子增强热电子发射机理将现有真空光电转换器件用于光热结合系统中,研究真空光电转换器件在光热共同作用下的性能表现。对现有真空光电转换器件进行理论研究,基于量子效率理论模型,根据合适的边界条件求解一维连续性方程。推导GaAlAs窗口层参与光电发射和指数掺杂下的量子效率公式,对影响阴极材料光电发射性能参数进行分析。从光电阴极组件结构以及生长方法,到化学清洗、加热净化到激活工艺等方面详细阐述GaAs光电阴极的制备工艺,给出实验测试样品GaAs光电转换器件。基于前期研究,设计搭建了一套真空光电器件转换测试系统,详细说明系统设计思路、各项参数、系统组成部分以及系统搭建成果等。利用自主搭建的系统,对现有真空光电器件进行转换效率测试实验,处理并分析实验数据。对真空光电转换器件作为电池发电做出参考,并指出下一步改进的方向。目前该真空光电转换器件转换效率并不是很高,但对该真空光电转换器件在光热复合作用下的研究仍将继续。