太阳能热水系统:早期最广泛的太阳能应用即用于将水加热,现今全世界已有数百万太阳能热水装置。太阳能热水系统主要元件包括收集器、储存装置及循环管路三部分。此外,空气太阳能厂可能还有辅助的能源装置(如电热器等)以供应无日照时使用,另外尚可能有强制循环用的水,空气太阳能厂以控制水位或控制电动部份或温度的装置以及接到负载的管路等。
一台完整的家用多功能热水器包含2个主要部分:其内部结构主要由四个核心部件:压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器。其工作流程是这样的:压缩机将回流的低压冷媒压缩后,变成高温高压的气体流经管道,空气太阳能厂高温高压的气态冷媒流经缠绕在水箱外面的铜管,热量经铜管传导到水箱内,进行换热,冷却下来的气态冷媒在压力的持续作用下变成液态,经膨胀阀后进入蒸发器,由于蒸发器的压力骤然降低,因此液态的冷媒在此迅速蒸发变成气态,并吸收大量的热量。同时,在风扇的作用下,大量的空气流过蒸发器外表面,空气中的能量被蒸发器吸收,空气温度迅速降低,变成冷气排进厨房。随后吸收了一定能量的冷媒回流到压缩机,进入下一个循环。由以上的工作原理可以看出,家用多功能热水器的工作原理与空调原理有一定相似,应用了逆卡诺原理,空气太阳能厂通过吸收空气中大量的低温热能,经过压缩机的压缩变为高温热能,传递给水箱中,把水加热起来。整个过程是一种能量转移个过程(从空气中用转移到水中),不是能量转换的过程,没有通过电加热元件加热热水,或者燃烧可燃气体加热热水。
第一个空间太阳电池载于1958年发射的Vangtuard I,体装式结构,单晶Si衬底,效率约10%(28℃)。到了1970年代,人们改善了电池结构,采用BSF、光刻技术及更好减反射膜等技术,使电池的效率增加到14%。空气太阳能厂在70年代和80年代,地面太阳电池大约每5.5年全球产量翻番;而空间太阳电池在空间环境下的性能,如抗辐射性能等得到了较大改善。由于80年代太阳电池的理论得到迅速发展,极大地促进了地面和空间太阳电池性能的改善。到了90年代,薄膜电池和Ⅲ-Ⅴ电池的研究发展很快,空气太阳能厂而且聚光阵结构也变得更经济,空间太阳电池市场竞争十分激烈。在继续研究更高性能的太阳电池,主要有两种途径:研究聚光电池和多带隙电池。
热水系统用水使水在收集器与储水箱之间循环。当收集器顶端水温高于储水箱底部水温若干度时,控制装置将启动水使水流动。水入口处设有止回阀以防止夜间水由收集器逆流,引起热损失。由此种型式的热水系统的流量可得知(因来自水的流量可知),容易预测性能,亦可推算于若干时间内的加热水量。如在同样设计条件下,空气太阳能厂其较自然循环方式具有可以获得较高水温的长处,但因其必须利用水,故有水电力、维护(如漏水等)以及控制装置时动时停,空气太阳能厂容易损坏水等问题存在。因此,除大型热水系统或需要较高水温的情形,才选择强制循环式,一般大多用自然循环式热水器。