本发明公开了一种基于反射和全反射的太阳能海水淡化装置，属太阳能集热和水处理技术领域。本发明由上表面透明薄膜，渐变壁厚全反射实体膜和亲水毛细管构成。多个此装置可排列组合，形成数量众多太阳能海水淡化薄膜，组合起来漂浮在海面使用。本发明利用毛细现象使海水上升到毛细管上端，太阳光经过表层透明薄膜入射，遇到内表面发生反射或者全反射，最终将太阳光汇聚到黑色的亲水纤维毛细管上产生热能，实现海水蒸发。上升的水蒸气通过表层透明薄膜与外界空气对流换热，并在透明薄膜内侧冷凝生成淡水，淡水通过反射面内壁滑落，从支撑圆筒壁面上的出水孔流入壳体下部储存。这些淡水经累计输送给用户，也可以在海上种植小型植物。