太陽能熱發電通常叫做聚光式太陽能發電，與傳統發電站不一樣的是，它們是通過聚集太陽輻射獲得熱能，將熱能轉化成高溫蒸汽驅動蒸汽輪機來發電的。當前太陽能熱發電按照太陽能采集方式可劃分為（1）太陽能槽式發電；（2）太陽能塔式熱發電；（3）太陽能碟式熱發電。

　　槽式系統是利用拋物柱面槽式反射鏡將陽光聚焦到管狀的接收器上，并將管內的傳熱工質加熱產生蒸汽，推動常規汽輪機發電；塔式系統是利用眾多的定日鏡，將太陽熱輻射反射到置于高塔頂部的高溫集熱器(太陽鍋爐)上，加熱工質產生過熱蒸汽，或直接加熱集熱器中的水產生過熱蒸汽，驅動汽輪機發電機組發電；碟式系統利用曲面聚光反射鏡，將入射陽光聚集在焦點處，在焦點處直接放置斯特林發動機發電。這三種太陽能熱發電技術都有其自身的特點，優勢和缺點，其中一些列在表2-1。

　　表2-1 三種聚光式太陽能電站的發展狀況及其優缺點
　　

	槽式	塔式	碟式
發展狀況	中、高溫過程熱，聯網發電運運行（最高的單元容量為80MW），總的裝機容量為354 MW。	高溫過程熱，聯網運行（最高的單元容量為10MW，另一個10MW的電站正在建設）。	獨立的小型發電系統構成大型的聯網電站（最高的單元容量為25 kW，目前設計的單元容量為10 kW）。
優點	1.具有商業運行的經驗（1.2×10 kWh），潛在的運行溫度可達500°C(商業化運行的溫度已達到400°C)。 2.商業化的年凈效率14 %。 3.最低的材料要求。 4.可以模塊化或聯合運行 可以采用蓄熱降低成本。	1.從中期來看具有高的轉化效率和潛在的運行溫度超過1000 °C（56 5°C在10MW的電站中實現）。 2.可高溫蓄熱。 3.可聯合運行。	1.非常高的轉化效率，峰值效率30 %。 2.可模塊化或聯合運行。 3.處于實驗示范階段。
缺點	導熱油傳熱工質的使用限制了運行溫度只能達到400 °C，只能停留在中溫階段。	處于實驗示范階段，商業化的投資和運行成本需要證實。	商業化的可行性需要證實。大規模生產的預計成本目標需要證實

塔式太陽能熱發電是采用大量的定向反射鏡(定日鏡)將太陽光聚集到一個裝在塔頂的中央熱交換器(接受器)上，接受器一般可以收集100MW的輻射功率，產生1100°C的高溫。 　

　　1950年，原蘇聯設計了世界上第一座塔式太陽能熱發電站的小型實驗裝置，對太陽能熱發電技術進行了廣泛的、基礎性的探索和研究。1952年，法國國家研究中心在比利牛斯山東部建成一座功率為1MW的太陽爐。1980年美國在加州建成太陽I號塔式太陽能熱發電站，裝機容量10MW。經過一段時間試驗運行后，在此基礎上又建造了太陽II號塔式太陽能熱發電站，并于1996年1月投入試驗運行。
 
　　塔式太陽能熱發電技術最初用蒸汽，它可以直接推動汽輪機發電；但是由于太陽能隨氣候變化不定，因此蒸汽參數很難控制，而且熱量損失大。上世紀90年代初，美國發明了一種鹽塔式太陽能熱發電裝置，它改用鹽熔液作為熱載體并建立了一個10MW實驗電站，所用的鹽熔體由硝酸鉀、硝酸鈉和氯化鈉的混合物構成，價格低廉、熱傳導性良好，可以在常壓下儲存在大型容器里；但是由于熔鹽有相對高的凝固點（120°C~140°C）所流經的管路在系統啟動時要進行預熱。上世紀80年代后期，還有人提出采用空氣作為熱載體；空氣的熱傳導性雖然不好，但它的工作溫度范圍大、操作簡單、無毒性，不僅能和蒸汽驅動的汽輪機相連，還可以直接利用高溫空氣驅動燃氣輪機，效率更高；在這種方案中，聚焦的光線被投射到一種透氣材料（例如一種金屬絲編織物），空氣從這種被加熱的材料中通過，由于空氣和這種集熱材料的接觸面很大，故傳熱很快，效率很高，而且可以把空氣加熱到700°C的高溫。
 
　　在鹽塔式太陽能熱利用發電站里，熔鹽通過泵從冷鹽儲存器輸送到接受器中加熱，溫度從265°C升到565°C，然后送到熱鹽儲存器里，通過熱交換產生蒸汽，放熱冷卻后又重新回到冷鹽儲存器里。1996年至1999年間美國建造的兩個10MW電站的運行結果表明，這種設備對技術故障的承受能力很差，但都能找到解決的辦法。例如為防止腐蝕，在接受器管路中使用了新材料；又如鹽循環系統中使用潛水泵可簡化控制系統，減少價格昂貴且容易發生故障的閥門，保證排空系統正常運行，減少故障發生。這兩個電站的定日鏡由于長期使用和早期制造水平不高，目前已出現一系列問題，新型的更大的定日鏡正在研制中。美國最近研制和試驗成功的新部件使人們相信，鹽塔式太陽能熱發電完全可能商業化。