随着社会经济的快速发展,淡水和能源的日益紧迫已经成为全球高度关注的问题。相比于市场上成熟的主要依靠化石能源消耗的膜法和热法海水淡化技术,利用地球上丰富的清洁可再生太阳能进行海水淡化和发电,既能够有效缓解淡水和能源紧缺问题,又可以加快我国尽快实现碳中和的目标,是一项具有重大战略意义的工作。为了更加高效地利用太阳能进行海水淡化和发电,本文围绕着太阳能海水淡化及发电的新方法和新思路进行了深入地探究,具体的研究内容和主要结论如下:（1）提出了一种太阳能电池板余热多级海水淡化系统,利用多级膜蒸馏技术回收太阳能电池板表面的余热进行高效海水淡化,产生大量清洁的淡水。同时,采用蒸发冷却技术降低太阳能电池板表面温度,从而提高其光电转化效率。通过实验和理论两个方面对耦合系统的产水速率和降温效果进行了深入地探究。实验结果表明,在一个标准太阳光照强度和四级膜蒸馏系统下,耦合系统可以达到1.42 kg m-2 h-1的产水速率和提高1%的光电转化效率,与理论预测结果具有较好的一致性。为了评估耦合系统在实际应用中电水联产的性能,在一个标准太阳光照强度下,通过带有四级膜蒸馏模块的耦合系统对10Ω的外部负载提供电能的输出同时进行淡水制备,该耦合系统可以实现66.6 W m-2的稳定电能输出,并保持稳定的1.11 kg m-2 h-1的产水速率。（2）设计了一种太阳能热聚焦多级海水淡化系统,解决了太阳能海水淡化蒸气温度低和冷凝潜热浪费的问题。利用太阳能热聚焦技术获得高温热源,从而产生更高温的初始蒸气,提高蒸气做功能力的同时减少了系统热损,并通过潜热回收技术来多次利用蒸气冷凝潜热。实验结果表明,在一个标准太阳光照强度下,六级蒸馏器的产水速率高达1.84 kg m-2h-1,是单级蒸馏器产水速率的2.5倍。当热聚焦技术与多级潜热回收系统结合使用时,在3倍热聚焦条件下,产水速率可以进一步提高到2.2 kg m-2h-1。最后建立了太阳能热聚焦多级海水淡化系统相对应的数学模型,研究了不同工况下系统产水速率和热效率的变化规律,获得了热聚焦多级潜热回收技术实现太阳能高效海水淡化的机理。（3）开发了一种太阳能淡化水流动机械能（水力压力能）回收系统。首先建立了太阳能膜蒸馏和淡化水压力能回收系统相应的物理模型和数学模型,理论计算表明,在40℃的跨膜温差下,该电水联产系统可实现31 kg m-2 h-1的产水速率,同时可以产生的最大体积功功率密度为534.6 W m-2,对应的相对卡诺循环效率高达9.55%。为了将体积功转换为真实的高品位电能,利用PTFE疏水膜与自制的Al2O3动电发电膜串联,搭建了一套电水联产实验系统,在40℃的跨膜温差下,系统的产水速率可达13.5 kg m-2 h-1,并以147μW m-2的功率额外输出电能,表明这种新型电水联产系统为太阳能淡化水压力能的回收提供了可行的研究方向。