塔式太阳能热发电是采用大量的定向反射镜（定日镜）将太阳光聚集到一个装在塔顶的中央热交换器（接受器）上，接受器一般可以收集100MW的辐射功率，产生1100°C的高温。
西班牙PS10塔式电站1950年，原苏联设计了世界上第一座塔式太阳能热发电站的小型实验装置，对太阳能热发电技术进行了广泛的、基础性的探索和研究。1952年，法国国家研究中心在比利牛斯山东部建成一座功率为1MW的太阳炉。1980年美国在加州建成太阳I号塔式太阳能热发电站，装机容量10MW.经过一段时间试验运行后，在此基础上又建造了太阳II号塔式太阳能热发电站，并于1996年1月投入试验运行。
塔式太阳能热发电技术最初用蒸汽，它可以直接推动汽轮机发电；但是由于太阳能随气候变化不定，因此蒸汽参数很难控制，而且热量损失大。上世纪90年代初，美国发明了一种盐塔式太阳能热发电装置，它改用盐熔液作为热载体并建立了一个10MW实验电站，所用的盐熔体由硝酸钾、硝酸钠和氯化钠的混合物构成，价格低廉、热传导性良好，可以在常压下储存在大型容器里；但是由于熔盐有相对高的凝固点（120°C~140°C）所流经的管路在系统启动时要进行预热。上世纪80年代后期，还有人提出采用空气作为热载体；空气的热传导性虽然不好，但它的工作温度范围大、操作简单、无毒性，不仅能和蒸汽驱动的汽轮机相连，还可以直接利用高温空气驱动燃气轮机，效率更高；在这种方案中，聚焦的光线被投射到一种透气材料（例如一种金属丝编织物），空气从这种被加热的材料中通过，由于空气和这种集热材料的接触面很大，故传热很快，效率很高，而且可以把空气加热到700°C的高温。
在盐塔式太阳能热利用发电站里，熔盐通过泵从冷盐储存器输送到接受器中加热，温度从265°C升到565°世界塔式太阳能热发电站C，然后送到热盐储存器里，通过热交换产生蒸汽，放热冷却后又重新回到冷盐储存器里。1996年至1999年间美国建造的两个10MW电站的运行结果表明，这种设备对技术故障的承受能力很差，但都能找到解决的办法。例如为防止腐蚀，在接受器管路中使用了新材料；又如盐循环系统中使用潜水泵可简化控制系统，减少价格昂贵且容易发生故障的阀门，保证排空系统正常运行，减少故障发生。这两个电站的定日镜由于长期使用和早期制造水平不高，2013年已出现一系列问题，新型的更大的定日镜正在研制中。美国研制和试验成功的新部件使人们相信，盐塔式太阳能热发电完全可能商业化。右图为世界太阳能塔式热发电站。
