地球的能源短缺及生存环境恶化,使得可再生能源越来越受到重视。其中太阳能尤其受到研究人员的青睐。在光伏发电技术日趋成熟的同时,温度却始终制约着光电转换效率的提升。为解决光伏电池板接收太阳辐射发电时板面温度上升导致光电转换效率下降的问题,本设计通过温差发电技术对光伏电池板进行主动冷却;但温差电池在温差较小时热电转换效率低下,所以本文提出“热开关”的概念来解决此问题。具体的研究内容如下:首先,对光伏发电技术与温差发电技术的原理进行分析,并通过仿真分别得到光电转换效率及热电转换效率与温度的关系。因此提出光伏/温差(Photovoltaic/Thermoelectricity,PV/TE)联合发电的构想,再针对温差电池自身易受环境温度波动导致输出不稳定的问题,引入热开关对装置进行控制,在光伏电池板面温度达到预设值时,光伏电池与温差电池联合发电,未达到预设值时仅光伏电池发电。然后根据所提构想及概念设计试验装置,包括发电部分、热开关部分和冷却部分。发电部分由光伏电池板及温差电池组成,并由双输入DC-DC变换器进行调控;热开关部分通过电机及控制电路实现;冷却部分以扁平热管为传热体进行水冷散热。在完成基于热开关的联合发电装置的设计后,本设计开发了一套数据监测系统实现对数据的实时监测并对其进行性能测试。此系统分为数据采集部分、数据传输部分及上位机显示部分。通过传感器实现对试验装置及工作环境中各个参数的采集;采用ZigBee技术以无线传输方式将采集到的数据上传;并通过LabVIEW编程将数据显示在上位机界面上。最终,为测试基于热开关的光伏/温差联合发电装置的性能,结合联合发电系统算法,并搭建试验平台对联合发电装置进行试验研究。结果表明,装置联合发电效率高于单独一种发电方式的效率,实现能量梯级利用的同时,提高了太阳能的利用率。装置进行瞬时性能测试期间,发电效率最高达到19.45%,发电功率最大达到32.15 W。在6天的全天性能测试期间,联合发电装置的平均发电效率为17.72%,最高可达18.37%。