人類(lèi)將太陽(yáng)能作為一種能源和動(dòng)力加以利用只有300多年的歷史。真正將太陽(yáng)能作為“近期急需的補(bǔ)充能源”和“未來(lái)能源結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)”，則是近來(lái)的事。太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換利用主要指利用太陽(yáng)輻射實(shí)現(xiàn)采暖、采光、熱水供應(yīng)、發(fā)電、水質(zhì)凈化以及空調(diào)制冷等能量轉(zhuǎn)換過(guò)程，滿(mǎn)足人們生活、工業(yè)應(yīng)用以及國(guó)防科技需求的專(zhuān)門(mén)研究領(lǐng)域，主要包括太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換和光化學(xué)轉(zhuǎn)換等。太陽(yáng)能光熱利用指將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為熱能加以利用，如供應(yīng)熱水、熱力發(fā)電、驅(qū)動(dòng)動(dòng)力裝置、驅(qū)動(dòng)制冷循環(huán)、海水淡化、采暖和強(qiáng)化自然通風(fēng)等;光電利用指通過(guò)太陽(yáng)能電池的光伏效應(yīng)將太陽(yáng)輻射直接轉(zhuǎn)化為電能加以利用的過(guò)程;光化學(xué)利用則包括植物光合作用、太陽(yáng)能光解水制氫、熱解水制氫以及天然氣重整等轉(zhuǎn)換過(guò)程。太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換利用涉及的理論基礎(chǔ)包括工程熱物理的幾乎所有分支學(xué)科，關(guān)系最密切的是工程熱力學(xué)、傳熱傳質(zhì)學(xué)和熱物性學(xué);要構(gòu)成有實(shí)用價(jià)值的太陽(yáng)能利用系統(tǒng)，還需要進(jìn)行熱力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)學(xué)研究。太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換利用還和化學(xué)、材料科學(xué)、光學(xué)工程、建筑科學(xué)，生物科學(xué)等學(xué)科有著密切聯(lián)系，是一門(mén)綜合性強(qiáng)，學(xué)科交叉特色鮮明的研究分支。

太陽(yáng)能是最重要的可再生能源之一，資源總量大，分布廣泛，使用清潔，不存在資源枯竭問(wèn)題。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，太陽(yáng)能利用有令人振奮的新進(jìn)展，太陽(yáng)能熱水器、太陽(yáng)能電池等產(chǎn)品年產(chǎn)量一直保持30%以上的增長(zhǎng)速率，被稱(chēng)為“世界增長(zhǎng)最快的能源”。我國(guó)太陽(yáng)能熱水器與德國(guó)的風(fēng)力發(fā)電、日本的太陽(yáng)電池一樣位居世界第一，盡管在能源結(jié)構(gòu)中所占比例還很小，但在某些特定領(lǐng)域和地區(qū)卻發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。

太陽(yáng)能資源開(kāi)發(fā)利用的關(guān)鍵，是解決高效收集和轉(zhuǎn)化過(guò)程中涉及的能量利用系統(tǒng)形式、能量蓄存和調(diào)節(jié)、材料研究和選擇等等問(wèn)題。除傳統(tǒng)的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，還有太陽(yáng)能干燥、太陽(yáng)能溫室、太陽(yáng)能照明和太陽(yáng)能養(yǎng)殖等系統(tǒng)和領(lǐng)域，太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)利用是建筑能源的一個(gè)重要方面，也是國(guó)防科技以及未來(lái)電力有很大潛力的領(lǐng)域。從能源戰(zhàn)略發(fā)展角度講，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換利用的研究能為解決能源供應(yīng)可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題做出貢獻(xiàn)，有利于減少化石能源引起的環(huán)境污染及全球性溫室效應(yīng)，是實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)多元化，構(gòu)成可持續(xù)能源系統(tǒng)的關(guān)鍵之一。

根據(jù)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，太陽(yáng)能的熱利用在替代高含碳燃料的能源生產(chǎn)和終端利用中大有用武之地;其主要領(lǐng)域是太陽(yáng)能熱發(fā)電(能源產(chǎn)出)和建筑用能(終端直接用能)，包括采暖、空調(diào)和熱水(約占總能耗的25%~35%)。下面主要介紹太陽(yáng)能熱應(yīng)用的幾個(gè)重要方面。