本发明公开了一种碳纳米纤维/铜复合材料及其作为热电池能量转换器件的应用，首先，对铜片表面进行打磨处理，获得高比表面的铜片材料，使得碳纳米纤维与铜能有很好的接触，利于导热；再在铜表面生长碳纳米纤维获得碳纳米纤维/铜片复合材料。该方法生长的碳纳米纤维在近乎全太阳光波段内具有很高的吸收率，可将太阳辐射能转化成热能；而铜基底具有较好的热导率，能将碳纳米纤维吸收的热量快速传导给热电池的半导体热电材料，集成太阳能-热电池器件，实现高效率的太阳能-电能转换。该发明具有良好的工业应用前景及基础科学研究价值。