太陽能利用技術與熱泵技術的結合非常靈活，系統形式也多種多樣，一般可分為太陽能驅動熱泵(solarpoweredheatpump，縮寫sphp)和太陽能輔助熱泵(solarassistedoraidedheadpump，sahp)兩大類。
　　
　　太陽能驅動熱泵主要是指以太陽能光電或熱電驅動的壓縮式熱泵以及以太陽輻射熱能直接驅動的吸收式、吸附式、噴射式和化學熱泵等。這類熱泵大多以實現太陽能制冷空調為主要目的，一般對太陽能集熱溫度要求較高，而且普遍存在體積大、成本高、效率低等問題。
　　
　　太陽能輔助熱泵通常是指作為太陽能熱利用系統輔助裝置的熱泵系統，包括獨立輔助熱泵和以太陽輻射熱能作為蒸發器熱源的熱泵。這類熱泵多數以供熱為主，涉及建筑采暖、生活熱水供應以及工業用熱等應用領域，對太陽能集熱溫度要求不高，而且具有靈活多樣的系統形式、合理的經濟技術性能和良好的商業實用化前景。
　　
　　根據集熱介質的不同，太陽能輔助熱泵一般可分為直膨式（direct-expan-sionsolarassistedheatpump，dx-sahp)和非直膨式兩大類。在直膨式系統中，制冷劑作為太陽能集熱介質直接在太陽能集熱/蒸發器中吸熱蒸發，然后通過熱泵循環將冷凝熱釋放給被加熱物體。除太陽能集熱/蒸發器外，直膨式系統的其余部件（如壓縮機、冷凝器和膨脹閥）與常規的制冷/熱泵系統完全相同，因而極具小型化和商品化的發展潛力。由于太陽能集熱器與熱泵蒸發器在結構和功能上都合二為一，使得太陽能集熱溫度與制冷劑蒸發溫度始終保持相對應，也就是說，集熱溫度可以處于一個較低的溫度范圍內。這種結構的優勢在于集熱效率非常高，甚至采用廉價的裸板集熱器也可以獲得較好的集熱性能，因而集熱成本非常低。與此同時，隨著制冷劑蒸發溫度的提高，熱泵機組性能也將得到很大改善，然而這種改善將受到太陽輻射條件的限制。由于太陽能輻射條件受地理緯度、季節轉換、晝夜更替及各種復雜氣象因素的影響而隨時處于變化中，而工況的不穩定必將導致系統性能的波動，因此，如何保證系統的高效穩定運行已成為直膨式系統達到實用化目標所必須解決的難題之一。
　　
　　在非直膨式系統中，太陽能集熱介質通常采用水、空氣或防凍溶液等流體，使它們在太陽能集熱器中吸收熱量，然后將此熱量直接傳遞給加熱對象或作為蒸發器熱源經熱泵循環升溫后再加熱物體。根據太陽能集熱循環與熱泵循環的不同連接形式，非直膨式太陽能輔助熱泵又可分為串聯式、并聯式和雙熱源式三種基本形式。串聯式是指太陽能集熱循環與熱泵循環通過蒸發器加以串聯，蒸發器熱源全部來自集熱循環所吸收的熱量；并聯式是指太陽能集熱循環與熱泵循環彼此獨立，后者僅作為前者不能滿足供熱需求時的輔助熱源；雙熱源式與串聯式基本相同，只是熱泵循環中包括了兩個蒸發器，可同時利用包括太陽能在內的兩種低溫熱源或二者互為補充。在實際應用中，串聯式和雙熱源式也可作為太陽能直接供熱系統的輔助裝置，實現多工況切換和運行。非直膨式系統的 大優點是：在太陽能輻射條件比較好的情況下，可以直接利用冷凝后的液體制冷劑經貯液器10、干燥過濾器4和熱力膨脹閥5又流回太陽能集熱/蒸發器1中重新吸熱、蒸發。周而復始，直到貯熱水箱2中的熱水達到恒溫控制器11設定的溫度，壓縮機8才在恒溫控制器11的作用下自動停機。壓力控制器9則在壓縮機吸氣壓力過低或排氣壓力過高的異常情況下，自動切斷壓縮機電源實施保護。

　　與常規的太陽能熱水器相比較，直膨式太陽能輔助熱泵熱水器具有以下三個顯著特點。
　　
　　(1)常規太陽能熱水器通常是直接利用水在太陽能集熱器內的單相流動來吸收太陽輻射熱能。直膨式太陽能輔助熱泵熱水器則是利用制冷劑在太陽能集熱/蒸發器中的兩相流動來吸收周圍環境中的各種熱量，并通過熱泵循環將熱量傳遞給水。
　　
　　(2)常規太陽能熱水器的工作溫度高于環境溫度，集熱器散熱損失較大，而直膨式太陽能輔助熱泵熱水器的工作溫度與制冷劑的蒸發溫度一致，通常情況下可低于環境溫度。
　　
　　(3)在太陽輻射條件較好的情況下，常規的太陽能熱水器一般不耗能（自然循環式）或僅消耗極少量的泵功（強迫循環式）。直膨式太陽能輔助熱泵熱水器一定要用電，但壓縮機耗電僅用于驅動熱泵循環，使得系統從太陽能（和空氣）低溫熱源吸收熱量，排放出的高溫冷凝熱則用于加熱水，其熱量等于低溫熱源吸收熱量和熱泵壓縮機耗功，因而每消耗一份電量往往可以得到2～6份的熱量。