一种热源在上方的单向传热温差发电系统，属于传热领域。其特征在于：包括热源、温差发电元件、热虹吸式热管以及与热虹吸式热管相连通的液体箱。本实用新型中温差发电元件的冷端紧贴热虹吸式热管或嵌入热虹吸式热管内，与管内的液体工质间接或直接接触换热，液体工质通过连通管与液体箱内部的液体工质形成自循环以维持温差发电元件冷端相对稳定且较低的温度，从而建立持续一定时间的温差进行发电。该实用新型提供一种温差发电的冷源设计方法，可减小热阻以高效快速地换热，液体箱的尺寸大小和形状可根据所需发电功率和使用场合而定。另外，冷源液体工质形成封闭自循环，可避免频繁更换工作液体，且不需要通过外加泵形成循环所需的电能。