Die durch Kernfusion im Sonneninneren erzeugte Energie wird wesentlich als elektromagnetische Strahlung (Photonen) in den Weltraum emittiert und nur ein winziger Bruchteil erreicht die Erde. Die durchschnittliche Strahlungsleistung an der obersten Schicht der Erdatmosphäre beträgt 1.370 W/m² und auf der Erdoberfläche 1.000 W/m². In der Lufthülle unterliegt ein Teil der Photonen Streu- und Absorptionsprozessen, z. B. durch Wolken und Luftfeuchtigkeit (Abb. 2). Dieser Anteil des Lichts wird als diffus bezeichnet und macht in Mitteleuropa im Jahresdurchschnitt ca. 50% aus. Solarzellen nutzen direktes und diffuses Licht. Die Dauer der jährlichen Sonneneinstrahlung ist abhängig von der geografischen Breite. In Mitteleuropa liegt die Energie der Einstrahlung, bezogen auf eine horizontale Fläche, bei ca. 1.000 kWh/m² im Jahr. Der Wert für die Sahara ist mehr als doppelt so hoch, denn aufgrund der kürzeren atmosphärischen Lichtwegstrecke in Äquatornähe und des Wüstenklimas werden weniger Photonen absorbiert und reflektiert.

Innerhalb Deutschlands schwankt dieser Jahreswert bei horizontalen Flächen zwischen ca. 850 kWh/m² in Hamburg und ca. 1.125 kWh/m² in Süddeutschland. Bei südorientierten, 30° geneigten Flächen beträgt er 1.050 kWh/m² (Hamburg) und 1.350 kWh/m² (Süddeutschland). Um unter den geografischen Bedingungen Mitteleuropas möglichst effizient Strom zu erzeugen, sollten PV- Module südwärts mit einer horizontalen Neigung von ca. 35° errichtet werden (Abb. 3). Auch mit einer Abweichung von Südost bis Südwest und bei der Neigung von ± 20° erreichen die Anlagen mehr als 90% ihrer Leistung. Wichtiger als die ideale Dachneigung ist ein schattenfreier Standort (z. B. Bäume, Antennen) während der wechselnden Sonnenstände im Verlauf eines Tages und rund ums Jahr.