這個領域的應用主要包括太陽能工業熱利用和太陽能熱動力係統。從理論上講，太陽能可以滿足任何形式的工業用熱的需要，包括不同溫度的熱水、熱空氣，以及不同壓力和溫度的蒸汽。特別是中溫太陽能係統，技術簡單，熱效率高，已能做到有效利用並具有一定經濟價值。在中溫範圍內，太陽能利用技術已經發展到可以由太陽能部分地取代常規燃料。同低溫係統相比，中溫係統所用集熱器都要一定程度的聚光，還要采用高溫傳熱介質和蓄熱方法。
高溫太陽能利用係統包括太陽能熱力發電、太陽能製氫、太陽灶等。太陽能熱力發電是用集熱器把太陽能變換為熱能，再靠熱能使朗肯循環機工作而發出電力。太陽能熱力發電係統根據集熱方式，可分為拋物麵槽式聚光型和塔式聚光型兩種。由於太陽能不能晝夜、四季連續不斷地獲得，因此，必須有一個蓄熱裝置足夠在夜間或天氣不好時提供熱量。蓄熱時間越長，蓄熱裝置投資愈多。所以，通常采用“混合係統”，即備有一個足夠供2-3小時滿負荷運行的蓄熱裝置，同時采用常規能源為夜間或陰天提供熱量。
這種係統能分解水製氫，將太陽能轉化為氫的化學自由能。氫是自然界中最理想的燃料，燃燒時生成水，對環境不產生汙染，是一種“幹淨”燃料。氫可儲存，可遠距離運輸。並且其熱值高，但必須從水中進行分解。太陽能無窮無盡，到處都有，水是製氫原料，也普遍存在。兩者的結合，將分散的低品位太陽能轉變為集中的高品位氫能。所以，太陽能製氫是一個極富吸引力的太陽能利用途徑。但是，目前已知的幾種太陽能製氫方法的效率還不很高，還有待進一步地深入研究。
太陽灶是利用太陽輻射熱烹調食物的裝置。在日照條件好並缺乏燃料的農村，推廣太陽灶具有很大的現實意義。
3.太陽光利用
太陽光利用的主要內容包括光發電、光化學製氫和自然采光。
①光發電
太陽光發電係統是通過光電轉換元件（太陽電池），把太陽能直接轉換為電能。太陽能電池有矽、硫化鎘、砷化镓等幾種材料。光電池重量輕，無活動元件，無熱，無氣，無放射性，使用安全，單位質量有相當大的功率輸出，適宜於大型或小型發電。
目前，大麵積推廣太陽光發電的主要障礙在於光電轉換效率低，光電池成本較高。世界各國就此問題在作深入研究。
近年來，太陽能電池使用範圍在不斷增大。來自國際互聯網上的信息表明，美國正在住宅中實驗由太陽能發電和城市供電結合的聯合供給係統，這種係統可以使住宅的照明、製冷、廚房設備及其他家電的電力需求得到充分保證。當太陽輻射較強時，家庭電力需求完全由太陽光發電提供，而且多餘部分可輸送給供電線路。在陰天或夜晚時，家庭電力需求則由城市供電係統來保證。
②光化學製氫
光化學分解水製氫，是以太陽輻射為光源，通過光化學反應分解水產生氫和氧。這一製氫過程，與熱化學製氫有相似之處，就是要在水中添加光敏物質作催化劑，借助於催化劑，提高對陽光光能的吸收，提高轉換效率。
③自然采光
自然采光是太陽能光利用的一個重要領域，過去沒有受到太多的重視。隨著能源問題日益突出，人們發現辦公樓建築的電力消耗約一半是用於照明，若能有效利用自然采光，必然有巨大的節能效益。
近年來，國際上提出了綠色照明工程的概念，其中最重要的一項就是要充分有效地利用自然采光。
（二）太陽能的貯存
地麵上接收的太陽能是隨日夜、季節而呈周期性變動的。加之天氣變化決定了太陽能的間斷性，給太陽能利用帶來很大困難，有效的解決辦法就是貯能。把太陽能貯存起來，有很多種方式，例如：
熱能形式的貯存。如用水箱將被太陽能加熱的水貯存起來待用。
機械能形式的貯存。如海水被太陽能蒸發升空，被風吹到內陸遇冷變成雨、雪降落高山，冰雪被太陽能融化，流成江河回歸海洋，其過程中貯存一係列機械能。
化學形式的貯存。如植物的光合作用就是利用太陽能將無機物質能轉化成有機物質能。
利用光電元件將太陽能直接轉化為電能貯存（如太陽能電池）等。
建築中利用太陽熱能的貯存方法主要有兩種：一是顯熱貯熱或稱質量貯熱；另一種是潛熱貯熱或稱相變貯熱。本節主要介紹這兩種貯存方法。
礫石床貯熱器的入口和出口裝有導流板，使傳熱流體能夠沿流動截麵均勻流動。礫石放置在網狀擱板上。礫石直徑對傳熱和流動有很大影響。直徑小，則傳熱麵積大，且溫度梯度小，對傳熱有利。但直徑太小，流動阻力大，這是不利的。礫石不能同時熱和放熱。貯熱時熱空氣自上而下流動；放熱時，冷空氣自下而上流動。礫石大小應盡量均勻，以減少流動阻力。
1.太陽電池組件的構造
為了將太陽電池原件用作地麵上的電流，就需要將單片太陽電池串、並聯起來，並密封在透明的外殼中，構成太陽電池組件。常見的太陽電池組件有如下幾種：
①塑料殼充填樹脂型太陽電池組件。塑料殼充填樹脂型太陽電池組件的外殼是塑料，在內殼裏充填透明，耐水型樹脂。這種太陽電池組件的優點是加工容易。缺點是塑料常常受到紫外線、濕度等的影響。
②玻璃殼型太陽電池組件。這種太陽電池外殼使用強化玻璃，四周用經過防鏽處理的金屬固定，內部充填耐火性樹脂。這種結構的優點是強化玻璃耐氣候良好，壽命長；缺點是玻璃容易破碎。
③金屬底座型太陽電池組件。這種太陽電池的組件的底座用經過防鏽處理的金屬或玻璃強化塑料基層板，填充耐水透明樹脂。這種組件的特點是製造容易，造價低，適於製作大型組件。
2.光伏發電係統光伏係統的組成
通常，光伏係統由太陽電池、儲能裝置、某種形式的備用電源（輔助發電機或電網）以及交流或直流電負載組成。為了在不同係統構件之間提供過渡接口，必須有功率調節和控製裝置。
最簡單的太陽電池係統是電池直接接到負載上，無論何時，隻要有足夠的光照，就可以供電。使用直流電動機帶動水泵抽水，就是這種係統的一個例子。
是簡單的太陽供電係統的示意圖。大多數這樣的小型係統的負載是利用直流形式的功率。除太陽電池方陣和蓄電池組以外，係統的其他組件還有防止在晚上蓄電池組向太陽電池充電的阻塞二極管和防止在強光照時蓄電池組過充的調節器。
3.太陽電池組件的性能
太陽電池組件一般含有足夠多的串聯單體電池，以便能產生足以給12%的蓄電池組充電的電壓。組件串聯可以增加係統的輸出電壓，而並聯可以增加係統的輸出電流。
為了獲得最好的性能，組件的安裝應該是在北半球麵向南，在南半球麵朝北，而且與水平麵成一定傾角，角度大小取決於所在地點的緯度。全年最大輸出的角度大約等於緯度角。
蓄電池充電而設計的組件，通過在白天光照下都能產生足夠充電的電壓。電流輸出與照射到組件上的陽光強度幾乎成正比。因此，在設計該係統時，注意的焦點是組件的電流輸出。
積聚灰塵對組件性能有影響。對於用玻璃覆蓋的組件，數據表明，由於這種影響而引起的損失平均是5%-10%。
夏天，太陽電池會產生過剩熊量，蓄電池可能過充，降低了蓄電池壽命。
蓄電池的溫度對其性能影響較大，因此，冬天要避免放在戶外，夏天要有適當的遮蓋以避免高溫。
功率控製
阻塞二極管通常接在蓄電池和太陽電池方陣之間，以防止夜晚蓄電池向太陽電池方陣充電。
為防止蓄電池過充，小型太陽電池方陣，可用簡單的線性分流調節器耗散不需要的功率。大型太陽電池方陣不宜用這種方法，因為這它會產生大量的熱量。這可以通過將太陽電池方陣的一部分短路或開路來實現，也可使方陣並聯的某些部分開路。
對於小型的家庭用光係統如何貯存多餘的電能，以便能夠在夜間或惡劣天氣時補充，這直接影響係統的造價。蓄電池是目前最理想的貯能方法，它的主要缺點是對住宅的環境有潛在危險，而且需要定期維護。
在沒有廉價的貯能方法之前，最可行的方法是將光伏係統接到供電網上，這樣就需要長期的能量貯存。在這種並網方式中必須有一個換流器，以便將太陽電池的直流輸出轉換為交流方式。目前，國內外正在對這種光伏係統作更深入研究，以便能夠將它商業化。