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(gè)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(duì)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

所有選擇性吸收涂層的構(gòu)造基本上分為兩個(gè)部分:紅外反射底層(銅、鋁等高紅外反射比金屬)和太陽光譜吸收層(金屬化合物或金屬復(fù)合材料)。吸收涂層在太陽光波峰值波長(0.5μm)附近產(chǎn)生強(qiáng)烈的吸收,在紅外波段則自由透過,并借助于底層的高紅外反射特性構(gòu)成選擇性涂層。在聚光方面,由于日光波長覆蓋范圍大,聚焦用的反射鏡或折射鏡的高反射率或高透射率波長應(yīng)覆蓋300～ 2500nm,因而鏡面采用新型的納米涂層,從室內(nèi)保溫涂層到太陽鏡上的防反涂層等,這些技術(shù)將集熱器的效率提高了近5%。從近眾多的納米技術(shù)的研究成果來看,玻璃涂層將獲得更加長足的發(fā)展。預(yù)計(jì)涂層未來的研發(fā)方向主要有以下幾個(gè)方面:①超長的戶外壽命(抗風(fēng)、防灰塵吸附等);②高太陽光反射率(反射波長覆蓋300～ 2500nm);③良好的抗機(jī)械應(yīng)力特性,以適應(yīng)對(duì)反射鏡面的定期清洗;④耐腐蝕性(吸熱過程，真空管式熱水器的吸熱時(shí)，太陽輻射透過真空管的外管，被集熱鍍膜吸收后沿內(nèi)管壁傳遞到管內(nèi)的水。管內(nèi)的水吸熱后溫度升高，比重減小而上升，形成一個(gè)向上的動(dòng)力，構(gòu)成一個(gè)熱虹吸系統(tǒng)。隨著熱水的不斷上移并儲(chǔ)存在儲(chǔ)水箱上部，同時(shí)溫度較低的水沿管的另一側(cè)不斷補(bǔ)充如此循環(huán)往復(fù)，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(zhì)則在集熱板內(nèi)因熱虹吸自然循環(huán)，將太陽輻射在集熱板的熱量及時(shí)傳送到水箱內(nèi)，水箱內(nèi)通過熱交換（夾套或盤管）將熱量傳送給冷水。介質(zhì)也可通過泵循環(huán)實(shí)現(xiàn)熱量傳遞。

家用太陽能熱水器通常按自然循環(huán)方式工作，沒有外在的動(dòng)力。真空管式太陽能熱水器為直插式結(jié)構(gòu)，熱水通過重力作用提供動(dòng)力。平板式太陽能熱水器通過自來水的壓力（稱為頂水）提供動(dòng)力。而太陽能集中供熱系統(tǒng)均采用泵循環(huán)。由于太陽能熱水器集熱面積不大，考慮到熱能損失，一般不采用管道循環(huán)。