太陽能熱水器是將太陽光能轉(zhuǎn)化為熱能的加熱裝置，將水從低溫加熱到高溫，以滿足人們在生活、生產(chǎn)中的熱水使用。太陽能熱水器按結(jié)構(gòu)形式分為真空管式太陽能熱水器和平板式太陽能熱水器，主要以真空管式太陽能熱水器為主，占據(jù)國內(nèi)95%的市場份額。真空管式家用太陽能熱水器是由集熱管、儲水箱及支架等相關(guān)零配件組成，把太陽能轉(zhuǎn)換成熱能主要依靠真空集熱管，真空集熱管利用熱水上浮冷水下沉的原理，使水產(chǎn)生微循環(huán)而得到所需熱水。

光熱利用：它是將太陽輻射能收集起來，通過與物質(zhì)的相互作用轉(zhuǎn)換成熱能加以利用。目前使用多的太陽能收集裝置，主要有平板型集熱器、真空管集熱器和聚焦集熱器等3種。太陽能發(fā)電：未來太陽能的大規(guī)模利用是用來發(fā)電。

太陽主要以電磁輻射的形式給地球帶來光與熱。太陽輻射波長主要分布在0.25～ 2.5μm范圍內(nèi)。從光熱效應(yīng)來講,太陽光譜中的紅外波段直接產(chǎn)生熱效應(yīng),而絕大部分光不能直接產(chǎn)生熱量。我們感覺在強(qiáng)烈的陽光下的溫暖和炎熱,主要是衣服和皮膚吸收太陽光線,從而產(chǎn)生光熱轉(zhuǎn)換的緣故。從物理角度來講,黑色意味著光線幾乎全部被吸收,吸收的光能即轉(zhuǎn)化為熱能。因此為了限度地實(shí)現(xiàn)太陽能的光熱轉(zhuǎn)換,似乎用黑色的涂層材料就可滿足了,但實(shí)際情況并非如此。這主要是材料本身還有一個熱輻射問題。從量子物理的理論可知,黑體輻射的波長范圍在2～ 100μm之間,黑體輻射的強(qiáng)度分布只與溫度和波長有關(guān),輻射強(qiáng)度的峰值對應(yīng)的波長在10μm附近[3]。由此可見,太陽光譜的波長分布范圍基本上與熱輻射不重疊,因此要實(shí)現(xiàn)的太陽能熱轉(zhuǎn)換

所采用的材料必須滿足以下兩個條件:①在太陽光譜內(nèi)吸收光線程度高,即有盡量高的吸收率α;②在熱輻射波長范圍內(nèi)有盡可能低的輻射損失,即有盡可能低的發(fā)射率γ。一般來說,對同一波長而言,材料的吸收率和發(fā)射率有同樣的數(shù)值,即吸收率高則相應(yīng)的發(fā)射率也高。但吸收率α與反射率γ及透射率t滿足如下關(guān)系:α+γ+ t= 1。對于不透明材料由于t= 0,則α+γ= 1。而對于黑色物體來說,γ= 0,則α= 1。根據(jù)以上討論可知,有效的太陽能光熱轉(zhuǎn)換材料是在太陽光譜范圍內(nèi),即λ 2μm,即熱輻射波長范圍內(nèi),有ε= 0(即γ≈ 1或α≈ 0),一般將具備這一特性的涂層材料稱為選擇性吸收材料。如不完全滿足以上條件,在熱輻射波長范圍內(nèi)ε值較大,盡管太陽光譜α≈ 1,仍有很大的熱輻射損失,這類材料通常稱為非選擇性涂層材料。