太陽能熱水器是將太陽光能轉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、生產中的熱水使用。太陽能熱水器按結構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，占據國內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零配件組成，把太陽能轉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，通過與物質的相互作用轉換成熱能加以利用。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。從光熱效應來講,太陽光譜中的紅外波段直接產生熱效應,而絕大部分光不能直接產生熱量。我們感覺在強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,從而產生光熱轉換的緣故。從物理角度來講,黑色意味著光線幾乎全部被吸收,吸收的光能即轉化為熱能。因此為了限度地實現(xiàn)太陽能的光熱轉換,似乎用黑色的涂層材料就可滿足了,但實際情況并非如此。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,黑體輻射的強度分布只與溫度和波長有關,輻射強度的峰值對應的波長在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,因此要實現(xiàn)的太陽能熱轉換

所采用的材料必須滿足以下兩個條件:①在太陽光譜內吸收光線程度高,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)射率有同樣的數值,即吸收率高則相應的發(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。根據以上討論可知,有效的太陽能光熱轉換材料是在太陽光譜范圍內,即λ 2μm,即熱輻射波長范圍內,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。