本发明涉及大容量组合式太阳能热化学梯级高效储热装置及应用，包括太阳能集热器、固-气化学反应器、制冷剂储液器及冷却塔，固-气化学反应器内填充有三种储热盐吸附剂，在相同的工作压力下，三种储热盐吸附剂沿换热流体的流动方向解吸平衡温度从高到低依次递减，呈梯级分布。本发明利用热化学吸附储热并采用多种不同温区的反应盐可有效地克服现有的太阳能热化学储热装置由于某些时刻采集的太阳热能温度较低导致反应物无法发生储热分解反应的不足，从而该太阳能热化学梯级高效储热新技术可以减小太阳能时段波动性的影响，故而能更好地与太阳热能进行匹配，其可以通过不同温区储热反应盐的梯级组合，实现太阳热能的高效热储存。