本发明公开了一种太阳能蒸馏池，包括膜组件，膜组件设置在蒸馏池内，并且靠近蒸馏池高端侧；膜组件包括相对设置的疏水性微孔膜板和冷凝板，冷凝板和疏水性微孔膜板的顶部之间设置有引流顶盖，冷凝板与蒸馏池高端侧构成冷凝腔，冷凝腔的底端设置有海水进口，疏水性微孔膜板与冷凝板构成气隙，气隙底端设置有淡水出口。本发明对传统盘式太阳能蒸馏池进行了改进，在蒸馏池内设置膜组件，在不改变蒸发面积和不影响海水温度的基础上，依靠膜组件增加了总产水量，改善了局部时间段产水微弱的缺陷，实现了昼夜连续性产水，并且能量利用率高。