太阳能热气流发电的原理是在以大地为吸热材料的地面大棚式太阳能空气集热器中央建造高大的竖直烟囱，烟囱的底部在地面空气集热器的透明盖板下面开设吸风口，上面安装风轮，地面空气集热器根据温度效应生产热空气，从吸风口吸入烟囱，形成热气流，驱动安装在烟囱内的风轮并带动发电机发电。
太阳能热气流发电站的实际构造由三部分组成：大棚式地面空气集热器、烟囱和风力机。太阳能热气流发电站的地面空气集热器是一个近地面一定高度、罩着透明材料的大棚。阳光透过透明材料直接照射到大地上，大约有50%的太阳辐射能量被土壤所吸收，其中1/3的热量加热罩内的空气，1/3的热量储于土壤中，1/3的热量为反射辐射和对流热损失，所以，大地是太阳能热气流电站的蓄热槽。
研究表明，影响电站运行特性的因素有云遮、空气中的尘埃、集热器的清洁度、土壤特性、环境风速、大气温度叠层、环境气温及大棚和烟囱的结构质。
