تقوم الطاقة الحراريّة الشمسيّة على استخدام حرارة الشمس مباشرةً. يمكن لخزّان تجميع الطاقة الحراريّة الشمسيّة على السطح أن يؤمّن المياه الساخنة للمنزل وأن يساعد في تدفئته. تقوم الأنظمة الحراريّة الشمسيّة على مبدأ بسيط معروف منذ قرون، هو تسخين الشمس للمياه الموجودة في وعاء قاتم. تعتبر تقنيات الحرارة الشمسيّة الموجودة حاليّاً في السوق فعّالة ويمكن الاعتماد عليها بشكل كبير، وهي تؤمّن الطاقة الشمسيّة لمجموعة واسعة من الاستعمالات، بدءاً من المياه الساخنة في المنازل إلى تدفئة الأبنية السكنيّة والتجاريّة مروراً بتدفئة أحواض السباحة فضلاً عن التبريد بواسطة الطاقة الشمسيّة والتدفئة الصناعيّة وتحلية مياه الشفة
إنّ إنتاج المياه الساخنة للمنازل هو من أكثر استعمالات الطاقة الحراريّة الشمسيّة شيوعاً اليوم. وقد أصبحت في بعض البلدان ميّزة شائعة في الأبنية السكنيّة. ووفقاً للظروف ولبرنامج النظام، يمكن للطاقة الشمسيّة أن تؤمّن قرابة١٠٠% من الحاجة إلى المياه الساخنة. ويمكن للأنظمة الأوسع أن تغطي جزءاّ هاماً من الطاقة اللازمة للتدفئة. ثمة نوعان أساسيان من التكنولوجيا :
أنابيب مفرّغة
يعمل الماصّ داخل الأنبوب المفرّغ على امتصاص اشعة الشمس ويسخّن السائل في الداخل كما في اللوح الشمسي المسطح العادي. ويتم تلقي المزيد من الاشعاع بفضل العاكس خلف الأنابيب. ومهما كانت زاوية الشمس، يسمح الشكل الدائري لأنبوب التفريغ للإشعاعات بأن تصل إلى الماص مباشرة. وحتى في الأيام الغائمة، عندما يأتي الضوء من زوايا متعددة في آنٍ معاً يبقى جامع الأنبوب المفرّغ فعالاً جداً.
خزّان تجميع الطاقة الشمسيّة ذو اللّوح المسطّح هو في الأساس صندوق بغطاء زجاجي يوضع على السطح كالمَنوَر. في داخل الصندوق سلسلة من الأنابيب النحاسيّة مرتبطة ببعضها ببوصلات من النحاس. إنّ التركيبة كلّها مكسوّة بمادّة سوداء مصممة لحبس أشعة الشمس. هذه الأشعة تسخّن مياهاً وخليطاً مضاداً للجليد فيتحرّكان من الخزّان إلى سخّان المياه في القبو.
التبريد بواشطة أشعة الشمس ـ تستخدم مبردات الشمس الطاقة الحراريّة لاحداث البرد و/أو لازالة الرطوبة من الهواء كما تعمل الثلاجة أو نظام التكييف التقليدي. هذا الاستعمال مناسب جداً للطاقة الحراريّة الشمسيّة، بما أنّ الطلب على التبريد يرتفع غالباً مع ارتفاع حرارة الشمس. لقد تمّ اثبات نجاح التبريد بواسطة الطاقة الشمسيّة ، ويمكن أن نتوقّع استعماله على نطاق واسع في المستقبل، مع انخفاض كلفة التكنولوجيا، لاسيّما بالنسبة للأنظمة الصغيرة.