Solarkraftwerke ohne nachgeführte Reflektoren nutzen die gesamte einfallende Strahlung der Sonne (Globalstrahlung, also Direkt- und Diffusstrahlung). Es gibt zwei verschiedene Systeme, die allerdings beide einen sehr geringen Wirkungsgrad aufweisen.

Solarteichkraftwerke

In Solarteichkraftwerken wird in flachen Salzseen die thermische Sonnenstrahlung aufgefangen und gespeichert. Das Wasser am Grund ist viel salzhaltiger und daher dichter als an der Oberfläche. Das Wasser in den tieferen Schichten absorbiert die Sonnenstrahlen und heizt sich auf 85 bis 90 °C auf. Es kann aufgrund des unterschiedlichen Dichtegradienten nicht aufsteigen, und die Wärme wird in der unteren Wasserschicht gespeichert. Bei  entsprechender Auslegung steht die thermische Energie 24 Stunden pro Tag zur Verfügung. In einem Turbinen-Generator-Block wird sie zur Stromerzeugung verwendet. Das Arbeitsmedium bei der Stromerzeugung muss bei niedrigen Temperaturen verdampfen, da die erreichbaren Temperaturen vergleichsweise gering sind. Auch der Wirkungsgrad solcher Kraftwerke ist nur gering – er kann aus thermodynamischen Gründen theoretisch maximal nur etwa 15 Prozent erreichen. Der Investitionsaufwand ist dafür aber ebenso relativ niedrig, so dass Solarteichkraftwerke besonders für Entwicklungsländer interessant sind.

Aufwindkraftwerke

In einem Thermikkraftwerk, auch Aufwindkraftwerk genannt, wird Luft unter einem großflächigen Kollektordach aus Glas oder Kunststoff von der Sonne erwärmt (ähnlich einem Treibhaus) und steigt in einem Kamin auf. Eine oder mehrere Turbinen erzeugen aus dieser künstlichen Luftströmung (Aufwind) elektrischen Strom.

Die Leistung eines Aufwindkraftwerks hängt von der Stärke und Dauer der Sonnenstrahlung, der Kollektorfläche und der Kaminhöhe ab. Je größer die "Treibhaus"-Fläche ist, desto mehr Luft wird erwärmt und desto schneller steigt die Luft im Kamin auf. Und je höher der Kamin ist, desto größer ist der Druckunterschied zum Boden und desto schneller steigt die Luft im Kamin auf (Kamineffekt). Zwar steigen mit größerer Kollektorfläche und höherem Kamin die Leistung und die Rentabilität des Kraftwerks, aber auch die Investitionskosten und der Flächenverbrauch. Die Fläche unter der Überdachung steht jedoch zum Großteil für eine weitere Nutzung, z. B. für den Obst- und Gemüseanbau zur Verfügung.

Thermikkraftwerke können auch nachts elektrische Energie erzeugen, da sich der Boden tagsüber erwärmt und die Energie eine gewisse Zeit speichert. In der Nacht gibt er diese Wärmeenergie wieder ab und kann weiter Luft unter dem Kollektor erwärmen. Wegen der sich gleichzeitig abkühlenden Umgebungsluft entsteht immer noch genügend Auftrieb, um das Kraftwerk zu betreiben. Um diesen Effekt zu verstärken, können thermische Speicherelemente, beispielsweise geschlossene wassergefüllte Behälter, die mehr Wärme als der Boden speichern können, unter dem Kollektor angebracht werden.

Der auf die von der Sonne eingestrahlte Energie bezogene Wirkungsgrad ist bei Aufwindkraftwerken gering, bei 1000 m Turmhöhe beträgt er um ein Prozent. Eine wirtschaftliche Nutzung ist daher praktisch ausschließlich in Gebieten mit starker Sonneneinstrahlung denkbar.