Konventionelle Kraftwerke produzieren Strom mit dem Generator einer durch Gas oder Dampf angetriebenen Turbine. Mit konzentrierenden Solarkollektoren kann überhitzter Dampf oder heißes Gas mit Temperaturen von mehreren hundert Grad Celsius erzeugt werden. Große Spiegelflächen fokussieren das Sonnenlicht auf linienförmige Absorberröhren (Parabolrinnen oder lineare Fresnel-Kollektoren) oder auf einen punktförmigen Receiver (Dishsysteme und Turmkraftwerke).

Als Wärmeträgermedium im Solarfeld werden Thermoöl, Wasserdampf oder auch Salzschmelzen benutzt. Die Speicherung der Wärme ist über Thermoöl-, Salz- oder Betonspeicher bis in die Nacht hinein möglich, so dass bei entsprechender Dimensionierung auch ein solarer 24-Stundenbetrieb möglich ist. Weitere Optionen sind Zufeuerung mit fossilen oder erneuerbaren Brennstoffen in sogenannten Hybridkraftwerken.

Da nur Direktstrahlung konzentriert werden kann, sind solarthermische Kraftwerke hauptsächlich für den Betrieb in den sonnenreichen, ariden Gegenden der Welt  vorgesehen. Obwohl mit Nasskühlung die Wirkungsgrade gesteigert werden können, sind in wasserarmen Gegenden Trockenkühltechniken sinnvoll.

Neben der reinen Stromerzeugung in Großkraftwerken sind die industrielle Stromerzeugung mit Auskopplung von Prozesswärme oder mit solarer Kälteerzeugung durch Absorptionskälte interessante Optionen. Dabei können auch alternative Wärmekraftmaschinen z.B. auf der Basis organischer Medien (ORC=Organic Rankine Cycle) zu besseren Gesamtausbeuten im System führen.

Das Fraunhofer ISE unterstützt die Material- und Komponentenentwicklung für die solare Kollektortechnik insbesondere bei Fresnel- und Rinnenkollektoren. Solarfelder und thermodynamische Anbindung an die Kreisprozesse werden mittels der techno-ökonomischen Simulation für den jeweiligen Einsatzbereich optimiert. Experimentelle Charakterisierung und Qualitätssicherung begleiten die Entwicklung und sind Bestandteil unseres Leistungsangebotes. Studien, Gutachten und Unterstützung bei Planung runden das Angebot ab.