Các nguyên lý chính chuyển đổi tia sáng mặt trời thành nhiệt năng:

- Bức xạ mặt trời là sức nóng, ánh sáng dưới dạng các chùm tia do mặt trời phát ra trong quá trình tự đốt cháy mình. Bức xạ mặt trời chứa đựng một nguồn năng lượng khổng lồ và là nguồn gốc của mọi quá trình tự nhiên trên trái đất.

Các biện pháp nhằm chuyển bức xạ mặt trời sang nhiệt năng gọi là quá trình chuyển hóa quang nhiệt. Qúa trình này dựa vào một trong hai nguyên lý sau đây

.

* Nguyên lý hội tụ bức xạ tiêu điểm, trong đó có hội tụ theo đường và hội tụ theo điểm .

- Loại hội tụ theo điểm là các thiết bị dùng gương cầu lõm co dạng paraboloit tròn xoay mặt trong có độ phản xạ cao nhờ vậy tập trung ở tiêu điểm có nhiệt độ cao từ vai trăm đến 3000o C.

- Loại hộ tụ theo đường là các thiết bị dùng gương cầu lòng mắng dài, mặt cắt ngang có dạng parabol, mặt phản xạ phía trong làm hội tụ bức xạ mặt trời theo tiêu cự.

Nói chung các thiết bị chuyển hóa quang nhiệt làm việc theo nguyên lý hội tụ được phổ biến do có một số ưu điểm sau:

+ Nhiệt độ tập trung cao làm cho mặt phản xạ bị mờ nhanh sau một thời gian làm việc do đó mà hiệu suất giảm nhanh.

+ Phải thường xuyên quay mặt phản xạ theo hướng mặt trời nếu dùng thiệt bị tự động thì giá thành sẽ cao mà dùng thủ công thì không thuận tiện.

+ Thiết bị chỉ thu được một phần trực xạ còn phần tán xạ không thu được, nếu bị che khuất thì thiết bị không thu được năng lượng.

*Nguyên lý bẫy nhiệt nhờ hiệu ứng lồng kính:

Bộ phận thu nhiệt là một hộp có phần lắp đậy là vật liệu trong suốt như kính hoặc vật liệu tổng hợp, mặt đáy là kim loại được bôi đen . Khi bức xạ mặt trời chiếu qua mặt trong suốt thì hầu như toàn bộ phổ bức xạ xuyên qua vào mặt trong hộp làm nóng bề mặt nôi đen. Mặt đen hấp thu nhiệt và phát ra bức xạ nhiệt nếu không có lắp trong suốt ngăn lại thì bức xạ nhiệt sẽ tản ra môi trường và nhiệt độ của mặt hấp thụ sẽ không ổn định ở nhiệt độ cao là 70o C. Nhờ có lắp trong suốt ngăn bức xạ có bước sóng dài nên nhiệt độ trong hộp tăng dần, nếu tăng số nắp đậy trong suốt lên hai, ba lần thì nhiệt độ trong hộp càng cao. Hộp thu nhiệt kiểu này thu được cả tán xạ khi trời không mây, không mưa.