Kolektory słoneczne są to urządzenia mające za zadanie konwersję promieniowania słonecznego w ciepło, które następnie jest przekazywane do dalszego wykorzystania, np. do przygotowania ciepłej wody użytkowej lub do centralnego ogrzewania. Absorber jest najważniejszym elementem kolektora, ponieważ następuje w nim pochłanianie promieniowania. Promieniowanie słoneczne bez przeszkód powinno docierać do absorbera i go ogrzewać, a ogrzany absorber nie powinien oddawać ciepła które pobrał otoczeniu. Dlatego powinien być dobrze izolowany. Nie sprawia to problemu od strony obudowy kolektora, natomiast stworzenie dobrej i jednocześnie przezroczystej dla promieni słonecznych izolacji jest zadaniem bardzo trudnym.
Rodzaje kolektorów słonecznych
Wyróżniamy trzy rodzaje kolektorów słonecznych: płaskie, rurowe oraz próżniowe.
Płaskie kolektory słoneczne – są najbardziej rozpowszechnionym rodzajem kolektorów słonecznych, dzięki swojej dużej niezawodności, prostej konstrukcji oraz niskiemu kosztowi produkcji. Ich wadą natomiast jest to, że z opłacalną efektywnością mogą pracować tylko od kwietnia do września. W kolektorach tych absorber jest odizolowany od otoczenia warstwą powietrza, znajdującą się pomiędzy szybą a absorberem. W zależności od grubości warstwy powietrza zmieniają się straty ciepła. Im grubsza warstwa tym straty ciepła mniejsze. Przy cienkiej warstwie powietrza ciepło przekazywane jest wyłącznie przez przewodzenie. Jednak odległość absorbera od szyby nie powinna przekraczać 10 mm, ponieważ zamiast do polepszenia sprawności kolektora będzie to prowadziło do jej obniżenia. Padające na szybę kolektora promienie słoneczne mają długości fal od 0,29 do 2,5 µm i są krótsze od termicznych fal własnych emitowanych przez absorber o temperaturze 20 – 120 °C. Powierzchnia absorbera jest pokryta selektywną powłoką, praktycznie całkowicie pochłaniającą padające promieniowanie i słabo emitującą własne podczerwone promieniowanie. Szklana szyba która znajduję się nad absorberem, nie przeszkadza w docieraniu promieni słonecznych do absorbera ponadto chroni absorber przed konwekcyjnym oddziaływaniem wiatru. Stanowi również ekran dla podczerwonego promieniowania emitowanego przez absorber do otoczenia.
Próżniowe kolektory słoneczne – są kolektorami w których absorber promieniowania słonecznego umieszczony jest w skrzynkach lub szklanych rurach. Zwiększa to opór termiczny pomiędzy szybą a absorberem, zmniejsza straty ciepła oddawane otoczeniu oraz wytwarza próżnię pomiędzy absorberem i szybą w której nie zachodzi konwekcja i przewodzenie ciepła. Ze względu na duże naprężenia zginające płytę szklaną, bardzo trudno utrzymać jest głęboką próżnię. Dlatego technologia produkowania tych kolektorów jest dość skomplikowana, a co za tym idzie ich cena jest odpowiednio wysoka. Szklana rura może być zbudowana ze ścian pojedynczych lub podwójnych. W rurze z pojedynczymi ścianami odprowadzające nośnik ciepła metalowe rury powinny być wprowadzone przez ściankę rury szklanej, co jest skomplikowanym zabiegiem technologicznym. W drugim przypadku czyli w rurze z podwójnymi ścianami próżnia tworzona jest pomiędzy nimi. Wówczas wprowadzenie do rury szklanej układu absorbera z metalowymi rurami jest łatwiejsze.
Kolektory słoneczne skupiające – są to kolektory w których stosuje się soczewki lub paraboliczne, płaskie lub cylindryczne zwierciadła skupiające w celu zwiększenia gęstości strumienia promieniowania słonecznego, padającego na powierzchnię je pochłaniającą. Wykonuje się w formie pochłaniaczy rurkowych lub płaskich. Absorbery tych kolektorów mają małe gabaryty, a szyby soczewkowe w oknach dachowych nie zakłócają dostępu promieniowaniu rozproszonemu, dlatego też mogą być one wykorzystywane w dowolnym pomieszczeniu nie przynosząc szkód oświetleniu wnętrza. Wadą kolektorów słoneczno-skupiających jest konieczność prostopadłego ustawienia do kierunku padania promieni słonecznych, co wiąże się z koniecznością wyposażenia ich w umożliwiające zmianę kierunku urządzenie. Małe pole powierzchni absorbera względem pola przekroju pierwotnej wiązki promieniowania absorbowanego zapewnia małe straty ciepłą do otoczenia oraz wysoką temperaturę czynnika roboczego około 100-300 ºC. Skupiające kolektory słoneczne stosuje się w procesach technologicznych, w których konieczny jest płyn o wysokiej temperaturze. Znalazły one między innymi zastosowanie w energetyce, gdzie są używane produkcji pary w elektrowniach heliotermicznych.
Kolektory słoneczne to urządzenia które bardzo często myli się z panelami fotowoltaicznymi. Należy pamiętać, że kolektory konwertują promieniowanie słoneczne które następnie za pomocą czynnika roboczego wysyłane jest dalej i najczęściej stosowane są do podgrzewania wody centralnego ogrzewania lub jako niskotemperaturowe źródło ciepła. Panele fotowoltaiczne natomiast konwertują promieniowanie słoneczne w prąd stały który możemy magazynować i wykorzystywać do różnych zastosowań.
