一种基于二氧化碳热泵的清洁能源耦合利用装置，属于地热太阳能耦合利用装置技术领域，包括地热井、离心式水泵、二氧化碳热泵系统、加热炉补热系统、加热系统，二氧化碳热泵系统：节流阀、平板集热系统吸热端、汽水分离器、空气压缩机、平板集热系统换热器放热端，地热井通过离心式水泵与加热炉补热系统相连，加热炉补热系统通过加热系统与地热井相连，水泵与换热器放热端相连，平换热器放热端通过节流阀与相连，平板集热系统吸热端通过汽水分离器与空气压缩机相连，压缩机与平板集热系统换热器放热端相连。本发明的装置通过平板集热器将太阳能转化为介质热能，通过二氧化碳热泵将热量传导至地热水，水源温度升高，后端加装加热炉补充热源。