Вакуумні (трубчасті) сонячні колектори складаються з:
- зовнішньої вакуумної труби, звідки викачано повітря;
- патрубка для нагрівання теплоносія, розташованого у великій трубі, де переміщається теплоносій;
- одного-двох циркуляційних розподільників (до них приєднані труби великого калібру).
Зовні пристрій нагадує термос із прозорими стінками та теплоізоляційним шаром. Завдяки цьому забезпечується швидке нагрівання корпусу та ефективне збереження тепла, яке циклічно перетворюється на енергію.
Що стосується принципу роботи, то вакуумний колектор переробляє сонячну енергію дещо іншим способом, ніж класичні геліосистеми. При попаданні сонячних променів елемент, що діє, нагріває теплоносій, тим самим забезпечуючи роботу колектора. А сонячна панель просто сприймає світло і перетворює його на електроенергію.
Завдяки таким конструктивним особливостям забезпечується високий рівень енерговіддачі та знижені тепловтрати. В цілому, вакуумний прошарок зберігає приблизно 95% сонячної енергії, що вловлюється. Також колектор менш залежить від сезонності: його продуктивність не так сильно знижується за несприятливих погодних умов (хмарність, пориви вітру, опади), як у випадку з класичними геліосистемами.