人类将太阳能作为一种能源和动力加以利用只有300多年的历史。真正将太阳能作为“近期急需的补充能源”和“未来能源结构的基础”，则是近来的事。太阳能转换利用主要指利用太阳辐射实现采暖、采光、热水供应、发电、水质净化以及空调制冷等能量转换过程，满足人们生活、工业应用以及国防科技需求的专门研究领域，主要包括太阳能光热转换、光电转换和光化学转换等。太阳能光热利用指将太阳能转换为热能加以利用，如供应热水、热力发电、驱动动力装置、驱动制冷循环、海水淡化、采暖和强化自然通风等;光电利用指通过太阳能电池的光伏效应将太阳辐射直接转化为电能加以利用的过程;光化学利用则包括植物光合作用、太阳能光解水制氢、热解水制氢以及天然气重整等转换过程。太阳能转换利用涉及的理论基础包括工程热物理的几乎所有分支学科，关系最密切的是工程热力学、传热传质学和热物性学;要构成有实用价值的太阳能利用系统，还需要进行热力系统动态学研究。太阳能转换利用还和化学、材料科学、光学工程、建筑科学，生物科学等学科有着密切联系，是一门综合性强，学科交叉特色鲜明的研究分支。
太阳能是最重要的可再生能源之一，资源总量大，分布广泛，使用清洁，不存在资源枯竭问题。进入21世纪以来，太阳能利用有令人振奋的新进展，太阳能热水器、太阳能电池等产品年产量一直保持30%以上的增长速率，被称为“世界增长最快的能源”。我国太阳能热水器与德国的风力发电、日本的太阳电池一样位居世界第一，尽管在能源结构中所占比例还很小，但在某些特定领域和地区却发挥了至关重要的作用。
太阳能资源开发利用的关键，是解决高效收集和转化过程中涉及的能量利用系统形式、能量蓄存和调节、材料研究和选择等等问题。除传统的太阳能热水系统，还有太阳能干燥、太阳能温室、太阳能照明和太阳能养殖等系统和领域，太阳能开发利用是建筑能源的一个重要方面，也是国防科技以及未来电力有很大潜力的领域。从能源战略发展角度讲，太阳能转换利用的研究能为解决能源供应可持续发展问题做出贡献，有利于减少化石能源引起的环境污染及全球性温室效应，是实现能源结构多元化，构成可持续能源系统的关键之一。
根据可持续发展战略，太阳能的热利用在替代高含碳燃料的能源生产和终端利用中大有用武之地;其主要领域是太阳能热发电(能源产出)和建筑用能(终端直接用能)，包括采暖、空调和热水(约占总能耗的25%~35%)。下面主要介绍太阳能热应用的几个重要方面。
