由于热光电转换发电系统相对于传统的发电系统来说具有噪声小、污染低、设备简单、稳定性好和设备寿命长等优点，在小规模的应用上相对其他热发电装置来说效率高，而且可以利用日常生活中的废热进行发电。提高利用率，所以世界各国，特别是发达国家很早就开始对热光电转换系统的探索，取得了巨大的进步。当前应用热光电转换系统的成本还是比较高，所以进一步降低成本是推广热光电转换系统的关键问题之一。当前热光电系统的应用主要在以下几个方面：

1、军事上主要利用热光电转换系统噪声小、设备简单、可靠性好和使用寿命长的特点，例如利用其可靠性好和使用寿命长的特点来提供卫星的持续动力和太空探测持续动力等；

2、民用上主要有以下几类：便携式发电机，它具有和传统发电机相当的功率，但是噪声要小得多；居民住宅混合供热和发电系统，它能够利用废热来发电和供热，提高能量的利用率；混合动力汽车以及各种独立装置等；

3、可以提高太阳能发电的效率，也是热光电转换系统应用的一个方面。