Grundsätzlich kann man zwei Typen solarthermischer Kollektoren auf Gebäuden verwenden: Flachkollektoren und Vakuumröhrenkollektoren.
Flachkollektor
Weiteste Verbreitung hat der Flachkollektor, der die Wärme mit bis zu ca. 80°C bereitstellt. Der Flachkollektor besteht aus dem Rahmen mit einer robusten und besonders strahlungsdurchlässigen Solarglasabdeckung, dem Absorber sowie einer Wärmedämmung an der Rückwand. Wärmedämmung und Solarglasabdeckung schützen den Absorber vor Umwelteinflüssen und reduzieren die Wärmeverluste.
Der Absorber selbst besteht aus einem selektiv beschichteten Absorberblech (zumeist aus Kupfer oder Aluminium), welches die solare Strahlung sehr gut in Wärme umwandelt. Dabei leitet es die so entstandene Wärme an eine mit dem Absorber verbundene metallische Rohrschlange weiter, in der das Wärmeträgermedium erwärmt und zum Wärmespeicher gepumpt wird.
Vakuumröhrenkollektoren
Bei Vakuum-Röhrenkollektoren ist jeder Absorberstreifen in eine luftleere Glasröhre eingebaut – was dem Prinzip einer Thermoskanne entspricht. Das ist zwar etwas aufwändiger, aber auch effizienter. Denn durch das Vakuum zwischen Absorber und Abdeckung haben diese Kollektoren deutlich geringere Wärmeverluste und können so auch bei hohen Betriebstemperaturen von über 100 °C gute Erträge erzielen.
Vakuumröhrenkollektoren sind also für Anwendungen mit höheren Betriebstemperaturen geeignet, z.B. im industriellen oder gewerblichen Bereich. Es gibt unterschiedliche Bauformen von Röhrenkollektoren.
Glasröhren mit Metall-Glasverbindungen
Diese Kollektoren bestehen aus einer etwa 1,5 bis 2 m langen Glasröhre mit Glasboden. Sie hat einen Durchmesser von 6 bis 10 cm, in die ein flacher metallischer Absorber mit Wärmeträgerrohr eingelegt ist. Der Deckel des Glaszylinders ist aus Metall, das mit dem Glasrohr vakuumdicht verbunden wird.
Das Wärmeträgerrohr kann auf zwei Weisen Solarwärme erzeugen: Zum einen mit einem Wasser-Glykol-Gemisch (wie beim Flachkollektor), das den Solarkreis direkt durchströmt, andererseits kann ein so genanntes Wärmerohr eingesetzt werden. Hier zirkuliert innerhalb des Wärmerohres eine Flüssigkeit, die durch die solare Erwärmung verdampft. Der Dampf steigt im Wärmerohr auf und gibt seine Wärme an den Wasser-Glykol-Wärmeträger des Solarkreises ab. Dabei kondensiert der Dampf, die Flüssigkeit kann erneut Solarwärme aufnehmen und verdampfen.
Ganz-Glasröhren
Dieser Kollektortyp ist wie eine Thermoskanne aufgebaut: Der Glasbehälter (ein Hohlzylinder, der etwa 1,5 bis 2 m lang und 4 bis 5 cm im Durchmesser ist) besteht aus einem Innen- und Außenrohr, die jeweils aus Glas sind. Im Zwischenraum herrscht ein Vakuum. Der Absorber ist hier auf der Außenseite des Glas-Innenrohrs aufgebracht, er ist demnach rund. Mittels eines ebenfalls runden Wärmeleitblechs, das in das (nichtevakuierte) Innenrohr gesteckt wird, stellt man eine wärmeleitende Verbindung mit dem Wärmeträgerrohr her. Dies kann wieder direkt durchströmt sein oder als abgeschlossenes Wärmerohr ausgestaltet sein.
Die runde Form des Absorbers ermöglicht es, dass die Sonneneinstrahlung von allen Seiten aufgenommen werden kann. Dafür werden unter dem Absorber Reflektorbleche oder konzentrierende Spiegel angebracht, welche die zwischen zwei Absorber fallende Strahlung auf die „Unterseite" der Absorber umlenken. Durch die Konzetration der Strahlung können nochmals höhere Betriebstemperaturen effizient erreicht und der Einsatzbereich dieser Absorber nochmals erweitert werden.
Weitere Kollektortypen
Neben Flach- und Röhrenkollektoren kommen für spezielle Anwendungen noch andere Kollektortypen zum Einsatz.
Unabgedeckte Kollektoren
Diese bestehen meist aus einem Kunststoffschlauchsystem, das ohne weitere Dämmung oder Abdeckung meist „liegend" platziert wird.
Diese Kollektoren sind aufgrund ihres einfachen Aufbaus sehr preiswert. Ihnen fehlt aber die Wärmedämmung, so dass sie nur auf geringem Temperaturniveau, etwa bis 20 °C oberhalb der Umgebungslufttemperatur betrieben werden können. Sie sind ideal, um z. B. das Wasser für Freibäder zu erwärmen, oder auch die Quellenseite von Wärmepumpen zu unterstützen.
Photovoltaisch-thermische-Kollektoren (PVT-Kollektoren)
Diese Kollektoren erzeugen Strom und Wärme in einem einzigen Modul. Dafür kühlt ein Wasser-Glykol-Kreislauf die photovoltaischen Zellen des Kollektors und nimmt die Wärme der PV-Module auf. Der Wasser-Glykol-Kreislauf ist an der Unterseite der PV-Module angebracht. Ist der unterseitige Kollektor nicht abgedeckt, können Temperaturen bis ca. 20°C oberhalb der Umgebungstemperatur erreicht werden. Deckt man den Kollektor ab, erreichen PVT-Kollektoren auch Temperaturen bis ca. 70 °C. Nebeneffekt der Wärmenutzung an der Unterseite der Kolektoren: Der PV-Ertrag wird gesteigert.
Luftkollektoren
Luftkollektoren übertragen die Wärme nicht an einen flüssigen Wärmeträger, sondern an Luft. Diese wird in vielen Fällen aus der Umgebung angesaugt, solar erwärmt und dann der Raumheizung zugeführt. Eine übliche Anwendung ist die Beheizung von Hallen, da hier vergleichsweise geringe Temperaturniveaus ausreichend sind.