Le principe de fonctionnement d'un capteur est de capter l'énergie solaire et de la restituer sous forme d'eau chaude. C'est le principe du tuyau d'arrosage laissé au soleil, on a de l'eau chaude à son ouverture. Le capteur est constitué de différents éléments :

- un tuyau (en rouge)
- un absorbeur (en bleu foncé)
- un vitrage (en bleu clair)
- un isolant (en jaune)
- un coffre (en gris)

Le tuyau est soudé à l'absorbeur (plaque métallique). Les rayons du soleil chauffe l'absorbeur (en bleu) qui transmet cette chaleur au tuyau et chauffe le liquide caloporteur qui circule à l'intérieur.  Pour éviter les pertes de chaleur, le tout est insérer dans un coffre isolé recouvert d'un vitrage. Le rôle de ce vitrage est de laisser passer les rayons du soleil pour chauffer l'absorbeur et d'empêcher la chaleur (infra-rouge généré par l'absorbeur) de repartir, c'est le principe de l'effet de serre comme une véranda. Ce liquide circule via une pompe dans un système avec circulation forcée ou naturellement pour un système thermosiphon.

Etablir le gisement d'un lieu, c'est évaluer les caractéristiques du rayonnement solaire en ce lieu pour tout instant de la journée et toute période de l'année. On a calculé que la surface de la terre ne recevait qu'une très faible partie (1/37 000) de la puissance émise par le soleil, ce qui correspond, sous nos latitudes et en plein ensoleillement, à une puissance moyenne de 700 W/m². La partie de cette puissance qui est récupérable par un capteur varie en fonction de nombreux paramètres géographiques et météorologiques. Il existe des règles qui donnent la quantité d'énergie solaire annuelle reçue sur une surface de 1 m² orientée sud et inclinée à 45° sur l'horizontale :

•  - zone Nord : 1 250 kWh/an

•  - zone Centre Nord : 1 450 kWh/an

•  - zone Centre sud : 1 800 kWh/an

•  - zone Sud : 2 200 kWh/an.

Bien sûr à ces données, il faut intégrer le rendement des panneaux solaires. Pour le sud, nous arrivons à une énergie récupérée d'environ 500kWh/m².