管式太阳能集热器是太阳能光热利用最常用的结构，制作成本低，集热条件便于控制，但仍存在集热效率低、单位面积太阳能利用率低的问题。近年来，大量学者致力于研究纳米流体在太阳能光热领域的应用，大大提高了集热介质的光热转换能力，但仍然存在着分散稳定性差、制备工艺复杂且成本高的问题，难以大范围推广。因此，提高集热介质性能、开发新型太阳能综合利用方法对太阳能光热利用的规模化应用具有重要意义。　　受中华墨颜色浓黑、性能稳定的启发，本文提出将中华墨应用于太阳能光热利用。将中华墨与质量分数相同的Cu、CuO和炭黑纳米流体进行对比研究，证明中华墨在分散稳定性及光热转换性能方面都具有优异的性能。对中华墨纳米流体进一步分析，发现微观上中华墨是一种骨胶包裹在炭黑颗粒表面的核壳结构集热介质，是具有表面双电层结构的胶体体系，这种结构对提高分散稳定性、改善光热转换性能方面起到重要作用。在中华墨的太阳辐射转换机理基础上制备了蛙卵仿生结构(BSMFE)集热介质，并通过实验证明其优异性能。　　在此基础上，依据植物对阳光选择性吸收的特性，本文提出光热农业这种太阳能综合利用新方法，将太阳能光热利用和绿色植物的种植结合起来，提高单位面积经济产值。针对该方法设计了多种类型的产业化装置。基于光热农业，提出单元组合转子动态集热器，并通过实验研究表明，加入转子后光热转换效率大幅提高，低流阻结构优于两叶片结构，黑色转子优于透明转子，流速对光热转换过程几乎无影响。