در این پژوهش، یک سیستم ترکیبی آب‌شیرین‌کن خورشیدی شامل ماژول ترموالکتریک و انتشار عمودی چنداثره (VMED) به‌صورت تجربی بررسی شده است. هدف اصلی، بهبود کارایی فرآیند شیرین‌سازی آب شور از طریق ترکیب فناوری‌های انرژی خورشیدی، بازیابی حرارت و تقطیر چندمرحله‌ای است. این سامانه از پنل‌های فتوولتائیک-حرارتی (PV/T) برای تأمین همزمان انرژی الکتریکی و حرارتی بهره می‌برد، درحالی‌که ماژول‌های ترموالکتریک به‌منظور بازیابی حرارت تلف‌شده و افزایش بهره‌وری سیستم مورد استفاده قرار گرفته‌اند. مکانیسم انتشار عمودی چنداثره (VMED) با استفاده از گرمای تأمین‌شده توسط PV/T، فرآیند تقطیر را با بازده بالا انجام می‌دهد. تأثیر پارامترهایی نظیر شدت تابش خورشیدی، اختلاف دمای دو سمت ماژول ترموالکتریک و ارتفاع ستون آب بر عملکرد سیستم مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهند که ترکیب فناوری ترموالکتریک با انتشار عمودی چنداثره، کارایی کلی سیستم را تا 23% نسبت به روش‌های متداول افزایش داده و تولید آب شیرین را به 36 لیتر در روز رسانده است. عملکرد سیستم ترکیبی با ترموالکتریک نشان‌دهنده تأثیر مثبت بهینه‌سازی انتقال حرارت بر فرآیند تبخیر و تقطیر است. افزایش تعداد مراحل انتشار عمودی تا 5 مرحله، بهینه‌ترین عملکرد را ارائه داده است. همچنین، تحلیل‌های آماری نشان داد که انحراف میان همبستگی پیشنهادی و داده‌های تجربی در بازه 5%− تا 10%+ قرار داشته و میانگین انحراف 3.24% است. ضریب همبستگی (R²) برابر با 0.96، تطابق عالی همبستگی پیشنهادی با داده‌های تجربی را تأیید می‌کند. این پژوهش می‌تواند راهکاری پایدار و کارآمد برای تأمین آب در مناطق کم‌آب ارائه دهد.