Idea działania próżniowych kolektorów słonecznych sprowadza się do zatrzymywania wychwyconej energii cieplnej w pułapce, którą stanowi próżnia. To dzięki niej kolektory te wyróżnia bardzo niski współczynnik strat ciepła sprawiający, że są one skuteczne przez 365 dni w roku, nawet w najtrudniejszych dla tego procesu dniach, jakie występują w naszym klimacie i położeniu geograficznym w miesiącach od listopada do końca lutego (niskie temperatury otoczenia i mała ilość promieniowania, głównie rozproszonego poprzez chmury). Rury szklane wykonane są ze szkła borokrzemowego o wysokim współczynniku przepuszczalności dla promieniowania słonecznego.

Próżniowe rurowe kolektory słoneczne można podzielić ogólnie:

1. w zależności od konstrukcji warstwy izolacyjnej na:
   - jednościanowe
   - dwuścianowe typu „termos”;
   

   Kolektory próżniowe jednościanowe wykonane są z pojedynczych rur szklanych wypełnionych całkowicie próżnią. Wewnątrz umieszczone są elementy absorbujące i przekazujące ciepło do szyny zbiorczej kolektora. Jako izolacja cieplna wewnątrz rury wykorzystywana jest próżnia. Rury wprowadzone są do izolowanej termicznie szyny zbiorczej w sposób zapobiegający powstawaniu „mostków cieplnych”
   W rurach typu termos przestrzeń między ściankami pozbawiona jest powietrza tworząc warstwę izolacyjną. Wewnętrzna rura pokryta jest wielowarstwowym wysokosprawnym absorberem, z którego energia cieplna odbierana jest systemem elementów i przekazywana do szyny zbiorczej. Przestrzeń wewnątrz obu rur izolowana jest zewnętrznym płaszczem próżni oraz wysokosprawną izolacją szyny zbiorczej w sposób zapobiegający tworzeniu się „mostków cieplnych”.

2. w zależności od sposobu odebrania ciepła na kolektory :
   - z przepływem bezpośrednim i
   - z ciepłowodami.
   

   Elementem pochłaniającym jest najczęściej cienka blacha miedziana lub aluminiowa pokryta warstwą absorbującą w kolektorach jednościanowych lub wielowarstwowy absorber, którym pokryta jest wewnętrzna rura kolektora dwuścianowego typu „termos”. W kolektorach z przepływem bezpośrednim energia cieplna z warstwy absorbującej do szyny zbiorczej przekazywana jest za pomocą rurek o małych przekrojach, w których płynie czynnik grzewczy (płyn o niskiej temperaturze zamarzania) pobierany z szyny zbiorczej kolektora. Rurki te mogą być wykonane w kształcie „u” lub jako koncentryczne elementy.
   Innym sposobem przekazania energii cieplnej z warstwy absorpcyjnej do szyny zbiorczej jest ciepłowód, popularnie zwany „rurką ciepła”. Zalety technologii „heat pipe” są coraz częściej wykorzystywane w nowoczesnej technice. Cechuje ją wysokosprawna wymiana ciepła odebranego z absorbera i przekazanego do szyny zbiorczej. Rurka jest zamkniętą kapilarą, w której w sposób stały występują procesy parowania (pobrania ciepła) i skraplania (oddania ciepła).

Działanie instalacji z kolektorami słonecznymi

Ciepło przechwycone przez kolektor lub zespół kolektorów jest odprowadzane do magazynu ciepła za pomocą czynnika grzewczego w celu dalszego wykorzystania. Automatyka instalacji (sterownik) działa w taki sposób, że wychwytuje każdą nadwyżkę ciepła, jaką można przekazać i zakumulować w magazynie (zasobniku). „Produkcja” ciepła przez kolektory często mija się w czasie z zapotrzebowaniem na nie, dlatego instalacje solarne z reguły wyposażane są w magazyny ciepła - zasobniki.

Dalsze wykorzystanie ciepła zależy od potrzeb np. może to być wspomaganie wytwarzania, a w miesiącach letnich nawet wyłączne wytwarzanie ciepłej wody użytkowej (cwu). Także do wspomagania niskotemperaturowych instalacji centralnego ogrzewania (co) lub do podgrzewania wody basenowej. Instalacje solarne można wyposażać w sterowniki, które panują nie tylko nad optymalnym wykorzystaniem ciepła słonecznego, ale także zawiadują całą instalacją co, przygotowania i dystrybucji cwu łącznie z regulowaniem pracą kotła (opalanego gazem, olejem itp.) i reagowaniem na zmiany pogodowe.

Ciepło wytwarzane przez próżniowe kolektory słoneczne można wykorzystywać także w procesach technologicznych do podgrzewu surowców, podgrzewu ścieków dla intensyfikacji procesów chemicznych itp.

Schemat wykorzystania energii słonecznej - przykład: