Η λειτουργία των συλλεκτών του ηλιακού θερμοσίφωνα βασίζεται στο φαινόμενο του θερμοκηπίου που αναπτύσσεται στο χώρο ανάμεσα στην πλάκα απορρόφησης και τη γυάλινη επικάλυψη.
Καταρχήν η ηλιακή ακτινοβολία πέφτει στην απορροφητική πλάκα, ανεβάζοντας της θερμοκρασία της.
Η πλάκα με τη σειρά της εκπέμπει μεγάλου μήκους κύματος ακτινοβολία (θερμική ακτινοβολία) η οποία παγιδεύεται ανάμεσα στην πλάκα και το διάφανο τζάμι που καλύπτει την πλάκα, με αποτέλεσμα να αυξάνεται η απόδοση όσον αφορά τη θέρμανση του νερού που κυκλοφορεί σε σωλήνες που είτε είναι σε επαφή με την πλάκα στο πίσω μέρος της, είτε είναι ενσωματωμένοι σ' αυτή.
Οι παράγοντες για την καλή απόδοση ενός συστήματος είναι η μεγάλη απορροφητικότητα της πλάκας στην ηλιακή ακτινοβολία, ο μικρός συντελεστής εκπομπής της πλάκας στη μεγάλου μήκους κύματος ακτινοβολία και η μεγάλη αδιαφάνεια του κρυστάλλου στη μεγάλου μήκους κύματος ακτινοβολία.