在太陽光低下利用凸透鏡聚焦點燃木材、紙張或者香煙，這其實就是太陽能高溫利用最簡單的例子。對太陽能進行大規(guī)模的聚焦，即收集起來產(chǎn)生高溫熱能，熱能轉換為工質的內(nèi)能、利用內(nèi)能驅動機械做功，即可實現(xiàn)發(fā)電。這就是太陽能熱發(fā)電的基本原理。

    我們知道，熱機是指各種利用內(nèi)能做功的機械，按照不同的分類方式有內(nèi)燃機和外燃機，蒸汽輪機、燃氣輪機和斯特林機等。就太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)來說，根據(jù)聚光系統(tǒng)所采用的聚焦方式，分為線聚焦和點聚焦兩種。線聚焦又分為槽式和菲涅耳式兩種，點聚焦分為塔式和碟式兩種。目前，通常的聚光系統(tǒng)聚焦倍數(shù)10-1000倍，加熱工質溫度可到400℃（導熱油）、560℃（熔融鹽），甚至接近1000℃（金屬、空氣、二氧化碳、氦氣、氫氣等）左右，利用聚光太陽能把工質加熱到高溫，理論上可以實現(xiàn)所有的熱力循環(huán)，包括卡諾循環(huán)、布倫頓循環(huán)和斯特林循環(huán)等。由于聚光系統(tǒng)是太陽能熱發(fā)電站的主要特點，因而人們通常稱為槽式、菲涅耳式、塔式和碟式太陽能熱發(fā)電４種方式。

    從能量轉換的角度來看，太陽能熱發(fā)電站主要包括光熱轉換和熱功轉換兩個過程。光熱轉換通過聚光系統(tǒng)和吸熱系統(tǒng)實現(xiàn)，熱功轉換通過熱機實現(xiàn)。相比其它發(fā)電站形式，太陽能熱發(fā)電站的主要特點有：

    1、只利用太陽能輻射的直射輻射部分。根據(jù)不同的氣候環(huán)境，太陽能直射輻射通常占總輻射的比例50-90％。

    2、大規(guī)模聚光系統(tǒng)。小到百平方米量級，大至萬平方米量級。太陽能熱發(fā)電站目前只能大規(guī)模利用（碟式斯特林太陽能發(fā)電以百平方米量級的聚光器為模塊），聚光系統(tǒng)占地面積通常以平方公里計。

    3、存儲和傳輸工質的管道具有較大熱慣性。由于管道具有熱慣性，即使不采用儲熱，其發(fā)電的電力品質也比較平穩(wěn)。

    4、儲熱和補燃。太陽能熱發(fā)電站可以廣泛利用儲熱和化石能源補燃的技術。儲熱會使電站增加10-15%的成本。