Vakuumröhrenkollektoren haben eine ähnliche Funktionsweise wie Sonnenkollektoren. Sie sammeln Sonnenstrahlen ein und wandeln diese in Wärme um. Dabei sind mehrere Röhren, die aus Glas bestehen, zu einem Kollektor geformt. Die Röhren funktionieren nach dem Thermoskannenprinzip, es herrscht also ein Vakuum im inneren. In jeder einzelnen Röhre befindet sich ein Absorber, der auf den entsprechenden Sonnenstand ausgerichtet werden kann.

Die Wärmeträgerflüssigkeit fließt direkt durch das im inneren der Röhren befindliche Wärmerohr und nimmt die Wärme vom Absorber auf. Durch dieses Prinzip wird im Gegensatz zu den herkömmlichen Sonnenkollektoren eine höhere Temperatur erzeugt. Das hat allerdings auch seinen Preis, denn die Vakuumröhrenkollektoren haben deutlich höhere Anschaffungskosten als die Flachkollektoren.