1. 传统太阳能光热转换
光热转换是指通过吸收、反射或其他方法把太阳的辐射能集中起来，变换成足够高温度的过程，以有效地满足不同负载的要求。光热转换是对人类对太阳能最古老也是最广泛的应用。
太阳能光热转换理念图
它的基本原理是将太阳辐射能收集起来，通过与物质的相互作用转换成热能加以利用。目前使用最多的太阳能收集装置，主要有平板型集热器、真空管集热器和聚焦集热器3种。通常根据所能达到的温度和用途的不同，而把太阳能光热利用分为低温利用（<200℃）、中温利用（200～800℃）和高温利用（>800℃）。目前低温利用主要有太阳能热水器、太阳能干燥器、太阳能蒸馏器、太阳房、太阳能温室、太阳能空调制冷系统等，中温利用主要有太阳灶、太阳能热发电聚光集热装置等，高温利用主要有高温太阳炉等。
太阳灶
太阳能光热技术的利用通常可分直接利用和间接利用两种形式。
太阳能间接利用的主要形式有：(1)太阳能吸收式制冷；(2)太阳能吸附式制冷；(3)太阳能喷射制冷。但目前也还处于研究阶段，有的仅仅制造出了样机，尚未形成定型产品和批量生产。
太阳能喷射式制冷系统原理图
常见的直接利用方式有，一，利用太阳能空气集热器进行供暖或物料干燥；二，利用太阳能热水器提供生活热水；三，基于集热一储热原理的间接加热式被动太阳房；四利用太阳能加热空气产生的热压增强建筑通风。
蔬菜温室大棚
目前技术比较成熟且应用比较广泛的是蔬菜温室大棚、中药材和果脯干燥及太阳能热水器等。其他几种技术还处于研究开发阶段，且由于一次性投资较大，要想走向市场和大范围推广尚需时日。
知识卡片：
温室大棚
温室(greenhouse) 又称暖房。能透光、保温（或加温），用来栽培植物的设施。在不适宜植物生长的季节，能提供生育期和增加产量，多用于低温季节喜温蔬菜、花卉、林木等植物栽培或育苗等。
温室的种类多，依不同的屋架材料、采光材料、外形及加温条件等又可分为很多种类，如玻璃温室、塑料温室；单栋温室、连栋温室；单屋面温室、双屋面温室；加温温室、不加温温室等。温室结构应密封保温，但又应便于通风降温。现代化温室中具有控制温湿度、光照等条件的设备，用电脑自动控制创造植物所需的最佳环境条件。
2. 太阳能光热发电
太阳能光热发电是指利用大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳热能，通过换热装置提供蒸汽，结合传统汽轮发电机的工艺，从而达到发电的目的。采用太阳能光热发电技术，避免了昂贵的硅晶光电转换工艺，可以大大降低太阳能发电的成本。而且，这种形式的太阳能利用还有一个其他形式的太阳能转换所无法比拟的优势，即太阳能所烧热的水可以储存在巨大的容器中，在太阳落山后几个小时仍然能够带动汽轮发电。
蓄热系统工作原理
太阳能热发电是利用集热器将太阳辐射能转换成热能并通过热力循环过程进行发电，是太阳能热利用的重要方面。80年代以来美国、欧洲、澳洲等国相继建立起不同型式的示范装置，促进了热发电技术的发展。
太阳能中高温蒸汽系统
太阳能炉灶和太阳能热水器等是太阳能光能利用方面除日常生活应用之外的较简单的形式。太阳能的光能热利用的发电形式主要有太阳能烟筒发电、塔式发电、碟式发电和槽式发电等。
太阳能烟筒发电工作原理
①太阳能烟筒发电。太阳能烟筒是最简单的发电方法。在一块空旷圆型的土地上盖满透明的玻璃，正中建一个烟筒，烟筒内安装涡轮式发电机，在阳光照射下，玻璃下的地面吸收阳光，产生热气，热气从烟筒中上升，形成气流，气流驱动涡轮机而发电。
太阳能塔式发电
②太阳能塔式发电。塔式太阳能热发电是采用大量的定向反射镜(定日镜)将太阳光聚集到一个装在塔顶的中央热交换器(接受器)上，接受器一般可以收集100MW的辐射功率，产生1100°C的高温。太阳光产生的热能使接收器内的水产生高温蒸汽，以蒸汽推动汽轮机来发电。1950年，原苏联设计了世界上第一座塔式太阳能热发电站的小型实验装置，对太阳能热发电技术进行了广泛的、基础性的探索和研究。1981年在日本四国建成的世界上首座电塔开始运行，装有定日镜800多面，发电功率1MW。1980年美国在加州建成太阳I号塔式太阳能热发电站，装机容量10MW。经过一段时间试验运行后，在此基础上又建造了太阳II号塔式太阳能热发电站，并于1996年1月投入试验运行。
太阳能碟式发电
③太阳能碟式发电。碟式（又称盘式）太阳能热发电系统是世界上最早出现的太阳能动力系统，是目前太阳能发电效率最高的太阳能发电系统，最高可达到29.4%。碟式系统的主要特征是采用碟（盘）状抛物面镜聚光集热器，该集热器是一种点聚焦集热器，可使传热工质加热到750℃左右，驱动发动机进行发电。对分散的太阳光线，可利用一组抛物形碟状反射镜来聚集太阳光，并聚焦到一系列的接收器上，抛物形碟把太阳光聚集于一个焦点，而抛物形槽则沿着一条线聚集太阳光，这些圆形或条形的接受器用管道串通，抽上来的水被强烈的阳光加热至高温，得到热水或蒸汽，既可提供热量，也可发电。座落在美国加利福尼亚州华纳泉附近的一个碟式太阳能发电系统，功率达4MW。
太阳能槽式发电
④太阳能槽式发电。槽式发电是最早实现商业化的太阳能热发电系统。它采用大面积的槽式抛物面反射镜将太阳光聚焦反射到线形接收器（集热管）上，通过管内热载体将水加热成蒸汽，同时在热转换设备中产生高压、过热蒸汽，然后送入常规的蒸气涡轮发电机内进行发电。槽式抛物面太阳能发电站的功率为10~1000 MW，是目前所有太阳能热发电站中功率最大的。1991年加利福尼亚的槽式抛物面太阳能热利用发电站的运营成功，促进了南欧和其他拥有丰富太阳辐射的发展中国家太阳能热利用计划的开展。
知识卡片：
发展中国家
发展中国家（Developing country，也称作开发中国家、欠发达国家），指经济、社会方面发展程度较低的国家，与发达国家相对。通常指包括亚洲、非洲、拉丁美洲及其他地区的 130多个国家，占世界陆地面积和总人口的70%以上。发展中国家地域辽阔，人口众多，有广大的市场和丰富的自然资源。还有许多战略要地，无论从经济、贸易上，还是从军事上，都占有举足轻重的战略地位。中国是最大的发展中国家。
聚焦
控制一束光或粒子流使其尽可能会聚于一点的过程。例如凸透镜能使平行光线聚焦于透镜的焦点；在电子显微镜中利用磁场和电场可使电子流聚焦；雷达利用凹面镜使甚高频聚焦。聚焦是成像的必要条件。
3. 太阳能热水器
与传统的电热水器和燃气热水器相比，太阳能热水器以其安装使用方便、灵活、节能效果明显等优点，在人们生活中得到了广泛的应用。目前，在全世界范围内，都可以看到各式各样太阳能热水器。
太阳能热水器的工作原理主要有两种，分别是：集热器吸热原理和循环原理。
集热器吸热原理：太阳能热水器的集热器表面，有一特殊的涂层，此涂层对太阳能可见光范围具有很大的吸收率，吸收为热以后，集热器的散热热辐射波长在长波范围，该涂层对长波的发射率很低，这样就有效的“滞留”了太阳能的热量。
工作原理：集热器将采集的能量经过光热转换生产出热水后经循环管道送入蓄热水箱，水箱下部的凉水由于温差经循环(强制循环用泵)送入集热器，水箱内热水可供用户使用。控制系统可使工程在最佳状态下工作，并可为用户提供各种自动控制功能。
太阳能热水器集热原理
循环原理：利用冷水比热水密度大，冷水下沉，热水上升，形成自然对流循环、使水箱中的水逐渐变热，达到顾客满意的水温为止。当太阳强度不足以满足循环需要的时候，可以在水循环闭路加一水泵，实现强制循环。
水循环的具体过程是：水在集热器表面受热膨胀，密度变小，而循环回路中的“冷水”密度较大，热水上升至保温水槽，冷水下降进入集热器受热，如此循环。
太阳能热水器循环原理
太阳能热水器可分为主动型与被动型，被动型通常包含储水槽与集热器，主动型还包括让水循环的泵以及控制温度的功能。太阳能电热水器的集热器可分为平板型、真空管型、集光型、选择吸收膜或选择反射膜等几种。目前真空管式太阳能热水器为主，占据国内95%的市场份额。真空管式家用太阳能热水器是由集热管、储水箱及相关附件组成，把太阳能转换成热能主要依靠集热管。集热管利用热水上浮冷水下沉的原理，使水产生微循环而达到所需热水。
真空管太阳能热水器
太阳辐射透过真空管的外管，被集热镀膜吸收后沿内管壁传递到管内的水。管内的水吸热后温度升高，比重减小而上升，形成一个向上的动力，构成一个热虹吸系统。随着热水的不断上移并储存在储水箱上部，同时温度较低的水沿管的另一侧不断补充如此循环往复，最终整箱水都升高至一定的温度。家用太阳能热水器通常按自然循环方式工作，没有外在的动力。真空管式太阳能热水器为直插式结构，热水通过重力作用提供动力。
平板式热水器，一般为分体式热水器，介质在集热板内因热虹吸自然循环，将太阳辐射在集热板的热量及时传送到水箱内，水箱内通过热交换（夹套或盘管）将热量传送给冷水。介质也可通过泵循环实现热量传递。平板式太阳能热水器通过自来水的压力（称为顶水）提供动力。而太阳能集中供热系统均采用泵循环。由于太阳能热水器集热面积不大，考虑到热能损失，一般不采用管道循环。
平板式太阳能热水器
平板式太阳能热水器为顶水方式工作，真空管太阳能热水器也可实行顶水工作的方式，水箱内可以采用夹套或盘管方式。顶水工作的优点是供水压力为自来水压力，比自然重力式压力大，尤其是安装高度不高时，其特点是使用过程中水温先高后低，容易掌握，使用者容易适应，但是要求自来水保持供水能力。顶水工作方式的太阳能热水器比重力式热水器成本大，价格高。
太阳能热水器结构图
太阳能热水器主要由五部分组成，分别是连接管道、支架、保温水箱、集热部件（真空管式为真空集热管，平板式为平板集热器）、控制部件。
连接管道是平板热水器将热水从集热器输送到保温水箱、将冷水从保温水箱输送到集热器的管道，使整套系统形成一个闭合的环路。热水管道必须做保温处理。设计合理、连接正确的循环管道对太阳能系统是否能达到最佳工作状态至关重要。太阳能热水器至用户端也使用连接管道。
支架是支撑集热器与保温水箱的架子。材质一般为不锈钢、铝合金或钢材喷塑具有结构牢固，稳定性高，抗风雪，耐老化，不生锈等特性。
保温水箱是储存热水的容器。通过集热管采集的热水必须通过保温水箱储存，防止热量损失。太阳能热水器的容量是指热水器中可以使用的水容量，不包括真空管中不能使用的容量。对承压式太阳能热水器，其容量指可发生热交换的介质容量。太阳能热水器保温水箱由内胆、保温层、水箱外壳三部分组成。水箱内胆是储存热水的重要部分，其用材料强度和耐腐蚀性至关重要。市场上有不锈钢、搪瓷等材质。保温层保温材料的好坏直接关系着保温效果，在寒冷季节尤其重要。目前较好的保温方式是聚氨脂整体发泡工艺保温。外壳一般为彩钢板、镀铝锌板或不锈钢板，具有保温效果好，耐腐蚀等特点。
集热器系统中的集热元件。其功能相当于电热水器中的电热管。与电热水器、燃气热水器不同的是，太阳能集热器利用的是太阳的辐射热量，因而加热时间只能在太阳照射度达到一定值的时候。我国现今市场上最常见的是全玻璃太阳能真空集热管。全玻璃太阳能集热真空管一般为高硼硅3.3特硬玻璃制造，选择性吸热膜采用真空溅射选择性镀膜工艺。结构分为外管、内管，在内管外壁镀有选择性吸收涂层。平板集热器的集热面板上镀有黑铬等吸热膜，金属管焊接在集热板上。平板集热器较真空管集热器成本稍高，近几年平板集热器呈现上升趋势，尤其在高层住宅的阳台式太阳能热水器方面有独特优势。
