熱電材料(又稱溫差電材料)是一種利用固體內(nèi)部載流子的運動實現(xiàn)熱能和電能的直接相互轉(zhuǎn)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(fā)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(fā)數(shù)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(jīng)商業(yè)應用的熱電材料有PbTe(工作溫度為230～ 530℃,主要用于發(fā)電)、Bi2Te3/Sb2Te(工作溫度為室溫～ 130℃,主要用于小規(guī)模發(fā)電以及制冷)、SiGe(工作溫度高于530℃,主要用于外太空發(fā)電)。

太陽能熱水器是將冷水先進入蓄熱水箱，然后通過集熱器將熱量輸送到保溫水箱。蓄熱水箱與室內(nèi)冷、熱水管路相連，使整套系統(tǒng)形成一個閉合的環(huán)路。設計合理、連接正確的太陽能管道對太陽能系統(tǒng)是否能達到工作狀態(tài)至關重要。太陽能管道必須做保溫處理，北方寒冷地區(qū)需要在管道外壁鋪設伴熱帶，以保證用戶在寒冷冬季也能用上太陽能熱水。

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(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，形成一個向上的動力，構成一個熱虹吸系統(tǒng)。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(cè)不斷補充如此循環(huán)往復，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，沒有外在的動力。真空管式太陽能熱水器為直插式結(jié)構，熱水通過重力作用提供動力。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)。