伴随着工业化的高速发展,全球性的环境恶化和能源危机正威胁着人类的长期稳定发展。为此,各国政府对绿色环保技术的研究与利用给予了前所未有的关注和支持。温差发电技术是利用热电转换材料直接将热能转化为电能,是一种全固态能量转换方式,无需化学反应或流体介质,因而在发电过程中具有经济、环保和方便等优点,已在航空和军事等一些特殊领域发挥了无可替代的作用。随着半导体技术的发展和更新,以半导体为主要转换材料的温差发电技术正逐步向工业化和民用化的方向发展。在当前节能减排的热潮之下,温差发电技术更以其独特的优势在低品位能源的回收利用等方面将会发挥更加重要的作用。本文就是基于温差电技术的基本原理,对废热半导体温差发电技术进行了理论和实验研究。主要完成了如下基本工作:1)基于半导体温差电技术的原理和基本效应,采用有限时间热力学理论,建立了内外均不可逆情况下常规和二级半导体温差发电器的理论模型和性能分析的数学模型。并以工作效率、输出功率和火用效率为目标函数,通过仿真模拟计算分析了二级半导体温差发电器的性能特性,计算出不同情况下二级半导体温差发电器的最大效率、输出功率和火用效率,进而优化了温差发电器的内部结构,确定了工作电流的最佳范围;2)在实验研究方面,设计并搭建了以废水为热源的半导体温差发电系统的性能测试平台,并在此基础之上对整个废热温差发电系统进行了相关的优化和改进。而后,对优化后的废热温差发电系统进行了实验研究,完成了多工况下不同温差的发电器性能研究,得到了可靠的实验数据,并总结出了一系列温差发电器的运行规律,为温差电技术的进一步研究奠定了理论基础。3)基于以上废热温差发电系统,采用仿真模拟的方法分析了不同负载下系统各性能参数随冷热端温差的变化,通过仿真模拟和实验测试的分析比较,验证了其理论模型的合理性。本文通过对废热半导体温差发电器性能的研究,总结了输出功率、工作效率和火用效率等发电性能参数随外电路、温度工况等因素的变化规律。尤其是对将废热资源作为热源的温差发电系统的研究,为半导体温差发电器在回收低品位热源的热能方面提供了许多具有实用价值的可行方法。