本发明公开了一种单电机二自由度追光式太阳能热收集器及其集热方法。该太阳能发电装置，包括底座、周转盘、中心转轴、俯仰传动组件和太阳能集热板。所述周转盘安装在底座上，且与底座构成单向转动的转动副。中心转轴与周转盘构成单向转动的转动副。周转盘相对于底座允许转动的方向与周转盘相对于中心转轴允许转动的方向相反。中心转轴由驱动电机驱动旋转。太阳能集热板的一侧边缘与周转盘铰接。太阳能集热板与中心转轴通过俯仰传动组件连接。俯仰传动组件将中心转轴相对于周转盘的单向转动转换为太阳能集热板的往复翻转运动。本发明利用驱动电机的正转、反转分别实现对太阳能集热板的方位角、仰角的调整，使太阳能集热板始终正对太阳。