太陽能是自然界最廉價最清潔的能源。

太陽能熱水器的集熱板曾經有人做過黑白兩種不同顏色的試驗。

在同等面積，同等地方，相同的進水水溫條件下，經太Sunny相同時間的照射，白色集熱板的熱效率，只是黑色集熱板的百分之四十，所以黑色是吸收太Sunny輻射的最佳顏色。

炎熱的夏天，多數人喜歡穿淡色或白色的衣服，感覺涼快一點，穿黑色的衣服感覺更加炎熱。這與太Sunny的反射與吸收有直接的關係。

我們之所以能看見這個世界是彩色的，是因為不同顏色的物體反射了不同的太Sunny譜，而其餘光譜將會被吸收。如果看到的物體是黑色的，說明它把大部分光都吸收掉了。又因為光是一種電磁波，可以傳遞能量，所以吸收的太Sunny越多，獲得的太陽能也就越多。所以黑色的集熱器才能充分吸收太陽能呀。

從物理學的角度來說，黑色對太Sunny的吸收度效果更好，能達70%一80%，白色對太Sunny的吸收度較差，只能達到10%到20%。從陰陽的角度來說，黑色它是至陰的，太陽是至陽的，陰和陽是可以相互吸引，而白色它是至陽的，他跟太陽的屬性是相同的，所以說它們是相互會排斥，吸收度也相當差。從生物學角度來說，黑色和白色是異性，異性相吸，更有親和性。白色和白色是同性，同性是相斥的，沒有親和性。

太Sunny照射地面帶來溫暖，甚至是炎熱，這是一個基本的自然現象和規律。人們利用太Sunny能產生熱的規律，製造了太陽能熱水器，將冷水加熱成熱水，既方便生活之用，又保護了環境，因而得到了大規模應用。

居民區使用太陽能熱水器的場景

目前，太陽能熱水器有真空管式和平板式兩類，兩類的工作原理均相同，即均利用液體熱脹冷縮產生對流實現將冷水加熱為熱水；不同的是：真空管式的集熱器直接加熱水，平板式的集熱器間接加熱水——即先加熱熱交換介質、再由熱交換介質加熱水。因此，這兩類太陽能集熱器在外觀上有明顯區別：真空管式集熱器由多個真空管路平行排列而成，平板式集熱器為一塊帶玻璃表面的整體。

真空管式太陽能熱水器的工作原理與組成示意圖，太Sunny穿過真空管外壁被內管吸收並加熱其中的水，水吸熱後溫度升高、膨脹向上流動至儲水箱，儲水箱內的冷水在重力作用下自然向下流動，持續、自動的冷-熱水迴圈直至真空管內的水溫與儲水箱內的水溫相同，加熱的水溫可達到一個較高溫度（可以接近100℃）；真空管式集熱器的外觀有多個平行排列真空管

平板式太陽能熱水器的工作原理與組成示意圖，太Sunny穿過集熱器表面玻璃被整個集熱器吸收，加熱在其中的內管及其熱交換介質，熱交換介質吸熱後溫度升高、膨脹向上流動至儲水箱的熱交換管，將儲水箱內的冷水加熱，熱交換介質降溫後在重力作用下自然向下流動，持續、自動的冷-熱交換介質迴圈直至將儲水箱內的水加熱至與熱交換介質相同的溫度，加熱的水溫可達到一個較高溫度（可以接近100℃）；平板式集熱器的外觀為一塊帶玻璃表面的整體

從科學層面看，光與物質作用有反射、散射、吸收、透射四種機制，因能量守恆定律，反射率、散射率、吸收率、透射率之和為1，即：

反射率+散射率+吸收率+透射率=1

在上式中，對太Sunny變成熱沒有貢獻的機制是反射、散射、透射，對熱有貢獻的機制只有吸收。為最大限度的實現太陽能轉換成熱能，只能最充分的利用光吸收機制。對所有太Sunny都吸收，不再有光反射出來，直觀的用眼睛看就是黑色的，表明最充分利用了光吸收機制，因此，太陽能熱水器的集熱器是黑色的。

從工程層面看，物質對光吸收還與材料表面物性有關，材料表面的吸收率越大，將太Sunny變成熱能的效率就越高，但測量吸收率比較困難。集熱器吸收太Sunny變成熱能，熱能對應紅外輻射。電磁波理論表明：物體的紅外輻射的發射率等於吸收率。因此，發射率越大的物體，其吸收率越大。

實際物體表面的發射率與物體表面溫度、粗糙度、氧化層、雜質、塗層等狀態相關，發射率最大值為1，最小值為0。表1列出製造太陽能熱水器集熱器常見材料的表面發射率。表面發射率大的材料適合於製造集熱器。

製造太陽能熱水器集熱器常見材料的表面發射率

材料 特徵 發射率

鋁 氧化 0.20～0.40

拋光 0.02～0.04

鋁粉塗料 0.55

青銅塗料 0.80

銅 氧化 0.40～0.80

拋光 0.02～0.15

綠色/灰色油漆 0.95

瀝青 0.95

鐵 氧化 0.60～0.09

木炭 粉末 0.96

鋼 氧化 0.70～0.90

深色、黑色材料的發射率大。因此，為有效吸收太陽能，兩類太陽能熱水器集熱器吸熱面均需要塗成黑色

圖中的平板式太陽能熱水器集熱器表面呈深藍色，注意儲水箱的支架是黑色的，說明照片準確反映了顏色

有一個簡單的實驗：將兩個相同的燒瓶一面塗黑一面塗白，各插入一根彎成直角的玻璃管，玻璃管水平部分各用一段液柱封閉。現在，分別將兩燒瓶的塗黑和塗白的一面正對太陽，過一會，發現塗黑的燒瓶的液柱比塗白的燒瓶的液柱向外移動的距離較遠。

液柱往外移動，是因為燒瓶中的空氣吸收太陽的熱輻射，溫度升高，體積膨脹，液柱往外移動的距離遠，表明，吸收的太陽的熱輻射多。實驗結論：黑色表面的物體對太陽輻射的吸收本領比白色表面的物體強。

這個結論對人們的生活有重要意義，比如，夏天穿白色（淺色）衣服，冬天穿黑色（深色）衣服；遮陽傘外面是銀白色；

平頂房的防水層是銀白色等。

具體到太陽能熱水器，透過吸收太陽的熱輻射對水加熱，所以，就應考慮能夠儘量多的吸收太陽的熱輻射。從顏色考慮最佳選擇當然是黑色，所以，從最簡單的熱水袋、熱水箱（桶），到現在的真空管管內管是黑色的。