太阳是一个炽热的气体球，蕴藏着无比巨大的能量。从根本上讲，现今的一切能量资源归根到底都是太阳的辐射能。据统计，辐射到地球大气层的光和热只占太阳总辐射能的22亿分之一，大约有170万亿千瓦。除去被大气反射和吸收的部分，到达地面的约80万亿千瓦，大约为储存在世界矿物燃料和铀矿中全部能量的10倍，等于世界原生能源需求量的15000倍。如果将长300千米、宽1000千米的沙漠所接受的太阳能全部收集起来，就足以满足人类的需要。
太阳能热水工程地球上除了地热能和核能以外，所有能源都来源于太阳能，因此可以说太阳能是人类的“能源之母”。没有太阳能，就不会有人类的一切。因此，科学家们十分重视太阳能的开发和利用。他们正在研究平板式或聚光式光热能转换装置，以便将太阳能聚集起来供发电、供取暖，用作氢的生产。
新能源的研发和利用1954年美国发明硅太阳能电池。日本相继研制成功200千瓦分散型和1000千瓦集中型太阳能发电装置。1981年在香川县成功地实现了1000千瓦太阳能发电，这是世界首创。它进一步促进了太阳能发电的设计、运转技术等的研究。另外，各国还利用太阳能取暖，制造了太阳能热水器、太阳能蒸馏器、太阳灶等。
目前，世界上大约有700万平方米太阳能集热器正在使用，美国有5万多所利用太阳能采暖的住房。在以色列和约旦，屋顶太阳能收集器已为家庭使用热水提供了25%~65％的能源。
太阳能生成多晶硅发电值得注意的是，美、日、欧、俄等科学家正在研究太空发电，在太空建造几十个曼哈顿地区那么大的太阳能收集器，将太阳光用微波束传回地面。地球上设置巨大的天线场，用来接收微波束，并把它再变成电，输送到供电网。
1993年2月4日，俄罗斯进行的“太空镜”向地球反射太阳光的实验获得成功，人造月亮已成为可能。
目前，世界各国都在大力研究新型太阳能电池，提高光电转换率，使太阳能的开发利用进一步深化。太阳能的开发方兴未艾，研制出的太阳能新产品层出不穷。例如，英国成功研制一种太阳能冰箱，装有9块吸热板，晴天时它可以向冰箱的蓄电池充电，一天的充电量足够冰箱使用5天。瑞士发明了一种太阳能热水瓶，仅重400克，通过装在瓶底部的像镜子似的折叠铝叶板吸收太阳能，用来烧开水。有阳光时，烧一瓶水仅需要半小时左右。
对太阳能这种新能源的开发利用，当前还仅处于初始阶段。随着科学技术的发展和人们对能源日益增长的需求，太阳能的开发利用必将出现一个蓬勃发展的新局面。
太阳能电站
通常人们所说的太阳能电站，指的是太阳能热电站。这种发电站先将太阳光转变成热能，然后再通过机械装置将热能转变成电能。
葡萄牙阿马雷莱雅太阳能发电厂
太阳能电站能量转换的过程是：利用集热器（聚光镜）和吸热器（锅炉）把分散的太阳辐射能汇聚成集中的热能，经热换器和汽轮发电机把热能变成机械能，再变成电能。它与一般火力发电厂的区别在于，其动力来源不是煤或燃油，而是太阳的辐射能。一般来说，太阳能电站多数采用在地面上设置许多聚光镜，以不同角度和方向把太阳光收集起来，集中反射到一个高塔顶部的专用锅炉上，使锅炉里的水受热变为高压蒸汽，用来驱动汽轮机，再由汽轮机带动发电机发电。
塔式太阳能热电站
另外，太阳能电站的独特之处还在于电站内设有蓄热器。当用高压蒸汽推动汽轮机转动的同时，通过管道将一部分热能储存在蓄热器中。如果在阴天、雨天或晚上没太阳时，就由蓄热器供应热能，以保证电站连续发电。世界上第一座太阳能热电站，是建在法国的奥德约太阳能热电站。这座电站当时的发电能力仅为64千瓦，但它却为以后太阳能热电站的建立和发展打下了基础。
1982年，美国建成了一座大型塔式太阳能热电站，这座电站用了1818个聚光镜，塔高80米，发电能力为10000千瓦。它利用太阳能把油加热，再用高温油将水变成蒸汽，利用蒸汽来推动汽轮发电机发电。
太阳能热电站不足之处在于：1.需要占用很大地方来设置反光镜；2.它的发电能力受天气和太阳出没的影响较大。虽然热电站一般都安装有蓄热器，但不能从根本上消除影响。因此，人们设想把太阳能热电站搬到宇宙空间去，从而能使热电站连续不断地发电，满足人们对能源日益增长的需要。
太阳能气流电站
利用太阳能发电的方式很多，其中最为新奇的是太阳能气流发电。由于这种电站有一个高大的“烟囱”，所以也被称做“太阳能烟囱电站”。
太阳能电站既不烧煤，也不用油，所以这个“烟囱”并非是用来排烟的，而是用它来抽吸空气，所以确切点说应称其为“太阳能气流电站”。
太阳能气流电站的中央，竖立着一个用波纹薄钢板卷制而成的大“烟囱”，在“烟囱”的周围，是巨大的环形曲面半透明塑料大棚，在“烟囱”底部装有汽轮发电机。当大棚内的空气经太阳曝晒后，其温度比棚外空气高约20℃。由于空气具有热升冷降的特点，再加上大“烟囱”向外排风的作用，就使热空气通过“烟囱”快速地排出去，从而驱动设在“烟囱”底部的汽轮发电机发电。
由于太阳能气流电站占地较大，所以今后的气流电站将要建在阳光充足、地面开阔的沙漠地区。另外，塑料大棚内的地方很大，温度又较高，可利用起来作暖房，种植蔬菜和栽培早熟的农作物。
太阳能气流电站的建造成功，使人类利用太阳能的技术得到进一步的提高，并为利用和改造沙漠创造了良好的条件。
太阳能热管
热管通常又叫真空集热管，它在结构上与我们平常所用的热水瓶相似，但热水瓶只能用来保温，太阳能热管而太阳能热管却能巧妙地吸收太阳的热能，即使阳光很微弱，它也能达到较高的温度，比一般太阳能集热器的本领强多了。
热管之所以有这么大的本领，主要是因为它的结构较特殊，能充分地吸热和保温。热管有一个透明的玻璃管壳，里面密封着能装液体或气体的吸热管，两管之间抽成真空。这样，在吸热管周围形成了性能良好的真空绝热层，这和热水瓶胆的内外层之间保持真空的原理是一样的，都是为了防止热量散失出去。吸热管的材料可以是金属，也可以是玻璃，在它的外表面涂有选择性的吸热涂层。当阳光照在热管上，吸热管的涂层就能大量吸收光能，并将光能转变成热能，从而使吸热管内装的液体或气体的温度升高。
热管的特殊结构使它一方面通过吸热管外壁上的涂层尽可能吸收更多的阳光，并及时转变成热能；另一方面，在能量吸收和转换中最大限度地减少热量损失。也就是说，它用抽真空等办法堵死了热量散失的一切渠道。因此，在阳光很微弱的情况下，热管也能将阳光巧妙地集聚和保存起来，从而达到较高温度。
太阳能热管不仅集热性能好，而且拆装方便，使用寿命长，因而获得了人们的好评。它可以单个使用。如用在太阳能灶上，代替平板式集热器；也可根据需要，用串联或并联的方式将几十支热管装在一起使用。
热管在一天之内可以提供大量的工业用热水，又能一年四季不断地为它的主人供应所需要的热能。此外，热管还广泛用于海水淡化、采暖、空调制冷、烹调和太阳能发电等许多方面，是一种深受人们欢迎的太阳能器具。
太阳池发电
水平如镜的水池也能用来发电，这可能是许多人没有想到的。因此，利用水池收集太阳能发电，可以说是迄今为止将太阳辐射能转换为电能的最美妙的构想之一。
太阳池就是利用水池中的水吸收阳光，从而将太阳能收集和贮存起来。这种太阳能集热方法，与太阳能热水器的原理相似，但是，用太阳能热水器贮存大量的热能，需要另设蓄热槽，而太阳池的优越之处在于，水池本身就可充当贮存热能的蓄热槽。
一般的水池，当阳光照射时，池水就会发热，并引起水的对流，即热水上升，冷水下沉。当温度较高的水不断从底部上升到池面时，通过蒸发和反射将热能释放到空气中。这样，池中的水大体上保持着一定的温度，但无论天气多么热，经过的时间如何长，水温总达不到气温以上。为了提高池中的水温，人们想了许多办法，其中最引人注目的就是利用盐水蓄热。
这种提高水温的办法，是受到一种自然现象的启发而产生的。早在1902年，科学家们考察罗马尼亚一个浅水湖时发现，越是靠近湖底，水温就越高，即使在夏末时，水温有时可高达70℃。这种现象是如何产生的呢？
原来，湖底水温之所以高，是因为水中含有盐分，而且越是靠近湖底的水，其所含盐分的浓度就越大。通常，湖底处的热水会因密度变小而升到水面，从而形成对流。但是当水中的盐分浓度很高时，水的密度就会随之增大，这样热水就难以升到水面，从而打乱了水热升冷降的循环过程。由于湖水无法形成对流，热量便在湖底处蓄积起来，而湖面上较轻的一层水，就像锅盖一样将池底的热能严严实实地封住。结果，湖底的水温就会越来越高。