本发明属于太阳能集热装置领域，尤其涉及一种太阳能石墨烯3D集热发电一体模块。包括壳体，壳体上设置有进液口和出液口，所述的壳体内设置有流道，流道内设置有导热液。所述的流道包括位于中间的主流道和位于主流道两侧的支管，所述的进液口设置在主流道的下端，所述的出液口设置在主流道的上端，所述的支管的一端开口，另一端封堵，支管的开口端与主流道相连通，支管的外侧罩有太阳能真空管。所述的支管管壁的外侧设置有石墨烯导热翅片。所述支管向上倾斜连接在主流道上。本发明既可通过热交换的方式收集用阳光带来的热量，又可以将收集到的热能直接转化为电能，既可作为热源，又可作为电源，实现了集热和发电一体化。