En este estudio, se investiga la extracción máxima de trabajo de la energía solar incidente en colectores solares térmicos al acoplar los colectores solares con una máquina de Carnot. Se desarrolla un modelo térmico simplificado para el rendimiento del colector solar en el que las pérdidas por radiación juegan un papel significativo. En cada caso examinado, se calcula la temperatura de operación óptima que conduce a la extracción máxima de trabajo. Los resultados finales se presentan de forma paramétrica, cubriendo una gran variedad de colectores solares reales. Además, el procedimiento de validación del modelo desarrollado demuestra una alta precisión. Los resultados muestran que los colectores no concentradores deben operar hasta 400 K, mientras que los colectores concentradores en niveles de temperatura más altos. Específicamente, un colector de canal parabólico puede operar eficientemente en niveles de temperatura de hasta 850 K, mientras que los colectores de plato solar pueden operar eficientemente en niveles de temperatura de hasta 1100 K. Los resultados de este estudio pueden ser explotados para el diseño preliminar y la optimización de sistemas solares térmicos. Además, se proporciona un límite superior claro y realista con respecto a la producción de exergía de la irradiación solar con colectores solares térmicos.