ננו-נוזלים בקולטי שמש הם מרכיב במערכת של קולט שמש הסופגים את האנרגיה של קרינת השמש באמצעות ננו-חלקיקים הנמצאים בתווך נוזלי המכונה "ננו-נוזל". הננו-נוזל יכול להתפזר ולקלוט את קרינת השמש בצורה טובה ויעילה, לכן קולטי שמש עם ננו נוזלים יעילים יותר מקולטי שמש קונבנציונליים. נמצא ששימוש בננו-נוזלים עבור חימום הוא מהיר ואפקטיבי, יותר מהעברת חום שגרתית במים ומלחים נוזליים. הננו-נוזלים סופגים ומפזרים את עוצמת קרינת השמש שעוברת דרכם בצורה יעילה יחסית לנוזלים אחרים.
ננו-נוזל הוא נוזל המכיל חלקיקים בגודל ננומטרי הנקראים ננו-חלקיקים. ננו-חלקיקים שנמצאים בננו-נוזל עשויים בדרך כלל ממתכות, תחמוצות, קרביד, וננו-צינורות פחמן. ננו-נוזלים הם בעלי תכונות של קיבול והעברת חום ולכן הם בעלי פוטנציאל יישומי גבוה. הם גורמים לשיפור במוליכות התרמית ובמקדם העברת החום. הוספת ננו-נוזלים בקולטי שמש משפרת את העברת החום ועל ידי כך הופכת את עבודת קולט השמש ליעילה יותר.
הפקת אנרגיה ממקורות מתחדשים היא אחת מהאתגרים הגדולים של המאה שלנו. כמות קרינת השמש, לאורך שעה על פני השטח של כדור הארץ, גדולה מצריכת האנרגיה שצורך האדם לאורך שנה. האתגר טמון ביעילות איסוף והמרת האנרגיה,אחת השיטות של איסוף האנרגיה היא על ידי קולטים סולריים. הסוג הנפוץ של קולט הוא סופג שחור, אשר תפקידו להמיר את אנרגיית השמש לאנרגיית חום ולעביר את החום לנוזל הזורם בצינורות של הקולט. במקרה זה היעילות מושפעת לא רק באיכות החום הנקלט אלא גם באופן העברתו. שיפור העברת החום יכול להתרחש על ידי שימוש בננו-נוזלים. אנרגיה סולארית היא אחד המקורות הטובים ביותר של אנרגיה מתחדשת שאינה מזהמת את הסביבה. קולטי שמש המשתמשים בקליטה ישירה של קרני השמש הוצעו עבור מגוון יישומים, כגון חימום מים, אך היעילות של קולטים אלה מוגבלת בשל קיבול חום נמוך של נוזל העבודה (מים). לפיזור כמויות זעירות של ננו-חלקיקים לתוך נוזלי בסיס ידועים בעלי השפעה משמעותית על מאפיינים אופטיים, כמו גם על תכונות פיזיקליות של נוזלי הבסיס. מאפיינים אלו יכולים לשמש כדי ללכוד ולהעביר ביעילות את אנרגיית השמש. שיפור ביכולת הספיגה של עוצמת קרינת השמש מאפשרת להעברת חום גדולה יותר וכתוצאה מכך להעברת חום יעילה יותר.
המוליכות התרמית במוצקים גדולה יותר מנוזלים. , יתרונם של נוזלים היא ביכולתם להסיע את החום ממקום למקום על ידי תהליך של זרימה. לנוזלים בשימוש נפוץ ביישומי העברת חום כגון מים, אתילן גליקול, ושמן מנוע, מוליכות תרמית נמוכה בהשוואה למוליכות תרמית של מוצקים, בעיקר מתכות אך יתרונם ביכולת העתקת החום והסעתו. תוספת של חלקיקים מוצקים בנוזלים יכולה להגדיל את המוליכות התרמית של נוזלים. ניתן לראות בברף את המוליכות התרמית של נוזלים וכן של מוצקים (מתכות). לא ניתן להוסיף חלקיקים מוצקים גדולים עקב הבעיות העיקריות הבאות:
בשל חסרונות אלה, שימוש של חלקיקים מוצקים לא הפך לאפשרי כמעט. התפתחות הננוטכנולוגיה אפשרה שימוש בננוחלקיקים בקוטר קטן יותר מ-10 ננומטר. נוזלים אלו בעלי מוליכות תרמית גבוהה יותר ידועים בתור הננו-נוזלים.
בעשר השנים האחרונות, נערכו ניסויים רבים באופן נומרי ואנליטי כדי לאמת את החשיבות של הננו-נוזלים. מהטבלה הבאה ניתן לראות באופן חד משמעי שקולטים המבוססים על הננו-נוזלים בעלי יעילות גבוהה יותר מקולטים קונבנציונליים. ההבדל המהותי בין הקולט הקונבנציונלי לבין הקולט המבוסס על ננו-נוזל טמון במצב של חימום הנוזל עליו מתבצעת העבודה. במקרה הראשון אור השמש נקלט על ידי משטח ואחר כך עובר לנוזל העבודה (דרך שלב ביניים) ובמקרה השני אור השמש נקלט באופן ישיר על ידי נוזל העבודה (דרך מוליך קרינה). המקלט אשר קולט את הקרינה מעביר את האנרגיה לננו-נוזל באמצעות פיזור וקליטה.
ננו-נוזלים בעלי היתרונות הבאים בהשוואה לנוזלים קונבנציונליים, אשר הופך אותם מתאימים לשימוש בקולטי שמש: