上許多能量的來源，如風能，生物質能，潮汐能、水的勢能等等。太陽能利用的基本方式可分為光—熱利用、光—電利用、光—化學利用、光—生物利用四類。在四類太陽能利用方式中，光—熱轉換的技術最成熟，產品也最多，成本相對較低。如：太陽能熱水器、開水器、干燥器、太陽灶、太陽能溫室、太陽房、太陽能海水淡化裝置以及太陽能采暖和制冷器等。太陽能光熱發電比光伏發電的太陽能轉化效率較高，但應用還不普遍。在光熱轉換中，當前應用范圍最廣、技術最成熟、經濟性的是太陽能熱水器的應用。
熱電材料(又稱溫差電材料)是一種利用固體內部載流子的運動實現熱能和電能的直接相互轉化的功能材料,其工作原理是固體在不同溫度下具有不同的電子或空穴激發特征,當熱電材料兩端存在溫差時,材料兩端電子或空穴激發數量的差異將形成電勢差(電壓)。熱電材料主要分為半導體金屬合金型熱電材料、方鈷礦型熱電材料、金屬硅化物型熱電材料、氧化物型熱電材料4種。2007年日本在氧化物熱電材料的研究中走在世界前列。目前,已經商業應用的熱電材料有PbTe(工作溫度為230～ 530℃,主要用于發電)、Bi2Te3/Sb2Te(工作溫度為室溫～ 130℃,主要用于小規模發電以及制冷)、SiGe(工作溫度高于530℃,主要用于外太空發電)。
保溫水箱
儲存熱水的容器。通過集熱管采集的熱水必須通過保溫水箱儲存，防止熱量損失。太陽能熱水器的容量是指熱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。對承壓式太陽能熱水器，其容量指可發生熱交換的介質容量。
太陽能熱水器保溫水箱由內膽、保溫層、水箱外殼三部分組成。
水箱內膽是儲存熱水的重要部分，其用材料強度和耐腐蝕性至關重要。市場上有不銹鋼、搪瓷等材質。保溫層保溫材料的好壞直接關系著保溫效果，在寒冷季節尤其重要。較好的保溫方式是聚氨脂整體發泡工藝保溫。外殼一般為彩鋼板、鍍鋁鋅板或不銹鋼板。
保溫水箱要求保溫效果好，耐腐蝕，水質清潔。
吸熱過程
真空管式熱水器的吸熱時，太陽輻射透過真空管的外管，被集熱鍍膜吸收后沿內管壁傳遞到管內的水。管內的水吸熱后溫度升高，比重減小而上升，形成一個向上的動力，構成一個熱虹吸系統。隨著熱水的不斷上移并儲存在儲水箱上部，同時溫度較低的水沿管的另一側不斷補充如此循環往復，最終整箱水都升高至一定的溫度。
平板式熱水器，一般為分體式熱水器，介質則在集熱板內因熱虹吸自然循環，將太陽輻射在集熱板的熱量及時傳送到水箱內，水箱內通過熱交換（夾套或盤管）將熱量傳送給冷水。介質也可通過泵循環實現熱量傳遞。