本实用新型公开了用于淡水灌溉和发电的光伏膜蒸馏系统。该系统包括光伏电池组件、多级蒸馏装置、第二热传导层、预热层和热隔离层，多级蒸馏装置设在光伏电池组件的背面并在远离光伏电池组件的方向上逐级布置，每级蒸馏装置分别独立地包括逐层连接的第一热传导层、蒸发层、疏水多孔层和冷凝层，第一热传导层靠近光伏电池组件设置，淡水出口位于冷凝层，海水入口和浓盐水出口位于蒸发层；第二热传导层设在距离光伏电池组件最远的一级蒸馏装置的冷凝层上；预热层设在第二热传导层上，预热层内形成有与海水入口连通的液流通道。采用该系统可解决光伏发电过程中余热散失的问题，在不降低光伏发电效率的情况下实现同一块土地上进行电能和淡水的生产。