太陽能光熱發電是指利用大規模陣列拋物鏡面或碟形鏡面收集太陽熱能，通過換熱裝置提供蒸汽，結合傳統汽輪發電機的工藝，從而達到發電的目的。
採用太陽能光熱發電技術，避免了昂貴的矽晶光電轉換工藝，可以大大降低太陽能發電的成本。而且，這種形式的太陽能利用還有一個其他形式的太陽能轉換所無法比擬的優勢，即太陽能所燒熱的水可以儲存在巨大的容器中，在太陽落山後幾個小時仍然能夠帶動汽輪機發電。
依照聚焦方式及結構的不同，太陽能光熱技術可以分為塔式、槽式、碟式、菲涅爾式四種。
塔式發電系統
塔式發電系統為點式聚焦系統，其利用大規模的定日鏡形成的定日鏡場陣列，將太陽輻射反射到置於高塔頂部的吸熱器上，加熱傳熱介質，使其直接產生蒸汽或者換熱後再產生蒸汽，以此驅動汽輪機發電。塔式系統具有熱傳遞路程短、熱損耗小、聚光比和溫度較高等優點，但塔式系統必須規模化利用，佔地要求高，單次投資較大，採用雙軸跟蹤系統，鏡場的控制系統較為複雜。
槽式發電系統
槽式太陽能熱發電系統全稱為槽式拋物面反射鏡太陽能熱發電系統，是將多個槽型拋物面聚光集熱器經過串並聯的排列，加熱工質，產生過熱蒸汽，驅動汽輪機發電機組發電。
碟式發電系統
碟式系統也是點式聚焦系統，它是世界上最早出現的太陽能光熱發電系統。碟式系統也稱為拋物面反射鏡斯特林系統，是由許多拋物面反射鏡組成，接收在拋物面的焦點上，接收器內的傳熱介質被加熱後，驅動斯特林發動機進行發電。碟式系統的聚光比非常高，從幾百至上千都可達到，聚焦溫度甚至可以達到1000℃以上，效率較高，對於地面坡度要求也更為靈活。但成本上還缺少優勢，技術上也有待於完善。碟式系統較適用於邊遠地區獨立電站。可以單臺使用或多臺並聯使用，適宜小規模發電。
菲涅爾式發電系統
菲涅爾式發電系統的工作原理類似槽式光熱發電，只是採用菲涅爾結構的聚光鏡來替代拋面鏡。這使得它的成本相對來說低廉，但效率也相應降低。
此類系統由於聚光倍數只有數十倍，因此加熱的水蒸氣質量不高，使整個系統的年發電效率僅能達到10%左右；但由於系統結構簡單、直接使用導熱介質產生蒸汽等特點，其建設和維護成本也相對較低。