基于固态能量转换技术和热释电效应原理,设计并制作了一种光电固态热机系统,其固态工作介质是由银膜、PZT陶瓷薄膜和黄铜薄片组合而成的热电转换元件,可以实现光-热-微机械变形-电的能量转换与电能输出。通过构造出非均匀热场的方法来增强能量转换,研究并分析非均匀热场对光电固态热机工作特性的影响。热电转换元件中的PZT陶瓷薄膜具有热释电性,会因温度变化而产生电荷。为了保证有持续的电能输出,需要对光电固态热机的能量输入进行频率调控,使其温度随时间不断地变化。为了强化能量转换,基于第三热释电效应原理,将热电转换元件表面吸收率设计为非均匀分布,所构造的热场也是非均匀的,由此在材料内部产生的应力梯度将会强化能量转换。实验通过测量输出电压来考察热机对于不同非均匀热场的响应。实验结果表明:在热电转换元件表面吸收率分布未处理情况下,温度分布比较均匀;而改变吸收率分布后,温度分布变得不均匀,存在较大的温度梯度,构造出非均匀热场。吸收率分布未处理情况和修改吸收率分布情况的温度都是随着时间交替地升高与降低,但是修改吸收率分布后的平均温度和温度振幅均高于吸收率分布未处理情况。在等同的输入功率条件下,虽然高吸收率构图的面积相同,但是不同的吸收率分布所构造的非均匀热场具有不同的结构特征,因此对电压响应的影响也不同。修改吸收率分布情况的输出电压均明显高于吸收率分布未修改情况。在修改吸收率分布的几种情况中,偏心圆形高吸收率构图的电压振幅最大,当焦点温度分别为130℃和200℃时,其输出电压振幅分别比吸收率分布未修改情况增加了82%和158%。