所采用的材料必須滿足以下兩個條件:①在太陽光譜內吸收光線程度高,即有盡量高的吸收率α;②在熱輻射波長范圍內有盡可能低的輻射損失,即有盡可能低的發(fā)射率γ。一般來說,對同一波長而言,材料的吸收率和發(fā)射率有同樣的數值,即吸收率高則相應的發(fā)射率也高。但吸收率α與反射率γ及透射率t滿足如下關系:α+γ+ t= 1。對于不透明材料由于t= 0,則α+γ= 1。而對于黑色物體來說,γ= 0,則α= 1。根據以上討論可知,最有效的太陽能光熱轉換材料是在太陽光譜范圍內,即λ 2μm,即熱輻射波長范圍內,有ε= 0(即γ≈ 1或α≈ 0),一般將具備這一特性的涂層材料稱為選擇性吸收材料。如不完全滿足以上條件,在熱輻射波長范圍內ε值較大,盡管太陽光譜α≈ 1,仍有很大的熱輻射損失,這類材料通常稱為非選擇性涂層材料。

一般家用太陽能熱水器需要自動或半自動運行，控制系統是不可少的，常用的控制器是自動上水、水滿斷水并顯示水溫和水位，帶電輔助加熱的太陽能熱水器還有漏電保護、防干燒等功能。市場上有手機短信控制的智能化太陽能熱水器，具有水溫水位查詢、故障報警、啟動上水、關閉上水、啟動電加熱等功能，方便了用戶。

吸熱過程，真空管式熱水器的吸熱時，太陽輻射透過真空管的外管，被集熱鍍膜吸收后沿內管壁傳遞到管內的水。管內的水吸熱后溫度升高，比重減小而上升，形成一個向上的動力，構成一個熱虹吸系統。隨著熱水的不斷上移并儲存在儲水箱上部，同時溫度較低的水沿管的另一側不斷補充如此循環(huán)往復，最終整箱水都升高至一定的溫度。

平板式熱水器，一般為分體式熱水器，介質則在集熱板內因熱虹吸自然循環(huán)，將太陽輻射在集熱板的熱量及時傳送到水箱內，水箱內通過熱交換（夾套或盤管）將熱量傳送給冷水。介質也可通過泵循環(huán)實現熱量傳遞。

家用太陽能熱水器通常按自然循環(huán)方式工作，沒有外在的動力。真空管式太陽能熱水器為直插式結構，熱水通過重力作用提供動力。平板式太陽能熱水器通過自來水的壓力（稱為頂水）提供動力。而太陽能集中供熱系統均采用泵循環(huán)。由于太陽能熱水器集熱面積不大，考慮到熱能損失，一般不采用管道循環(huán)。