太陽能光熱利用指将太陽能轉換為熱能加以利用， 如供應熱水、熱力發電、驅動動力裝置、驅動制冷循環、海水淡化、采暖和強化自然通風等。
一、太陽能熱水系統
太陽能熱水系統（器）是利用太陽輻射能把水加熱的裝置。它是目前應用最多、技術最成熟的太陽能熱利用系統。太陽能熱水器的種類很多，普通的太陽能熱水系統主要由集熱器、貯水箱和提供冷水和熱水的管道等組成。
二、太陽竈
利用太陽輻射能，直接轉換成供人們炊事使用的熱能，以代替一般爐竈，這種器具就叫做太陽竈。太陽竈在整個太陽能利用中，技術上比較成熟，應用也比較廣泛，種類繁多。
圖：主動式太陽房
被動式太陽房是通過建築朝向和周圍環境的合理布置，内部空間和外部形體的巧妙處理，以及建築材料和結構、構造的恰當選擇，使其在冬季能保持、貯存和分配太陽能，從而解決建築物的采暖問題。而在夏季又能遮蔽太陽能輻射，散逸室内能量，從而使建築物降溫，達到冬暖夏涼的目的。
圖：被動式太陽房
四、太陽能空調
太陽能空調系統包括太陽能供熱系統和太陽能供冷系統。其中太陽能供熱系統相對來說比較簡單，隻需将熱能貯存并分配到建築内部即可，而太陽能供冷系統就比較複雜。
圖：太陽能吸收式制冷原理
五、太陽能光熱發電
太陽能光熱發電是利用集熱器把太陽輻射能變成熱能，然後通過汽輪機、發電機來發電。分為高溫發電和低溫發電兩大類。
六、太陽能海水淡化
利用太陽能等可再生能源使海水或苦鹹水淡化是實現淡水資源可持續供應的重要途徑。太陽能海水淡化技術領域的主要研究方向有：
①被動式淡化水方法：完全靠太陽能和環境條件自然變化驅動，如傳統的太陽能蒸餾池，多效太陽能蒸餾器等；
②主動式淡化水方法：制備淡水需要少量的動力消耗，同時還要求配備風機、水泵等額外裝置，強化傳熱傳質效果，提高系統性能；
③複合式淡化水方法：實現能源梯級利用，将上述技術與其他相關技術綜合應用，如和太陽能溫室相結合，與壓氣蒸餾以及閃蒸法等工藝相結合等。
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