Наибольшая плотность потока солнечного излучения, приходящего на Землю, составляет примерно 1 кВт/м2 в диапазоне длин волн 0,3-2,5 мкм. Это излучение называется коротковолновым и включает видимый спектр. Для населенных районов суши Земли в зависимости от места, времени суток и погоды потоки солнечной энергии, достигающие Земли, меняются от 3 до 30 МДж/м2 в день. Солнечное излучение характеризуется энергией фотонов в максимуме распределения порядка 2 эВ, определенной по температуре поверхности около 6000 К. Этот энергетический поток от доступного источника обладает гораздо более высокой температурой, чем традиционные технические источники.
Тепловая энергия этого источника может быть использована с помощью стандартных технических устройств (например, паровых турбин) и, что более важно, методами, разработанными на основе фотоэлектрических взаимодействий.
Потоки энергии излучения, идущие в атмосферу с поверхности Земли, тоже порядка 1 кВт/м2, но они перекрывают другой спектральный диапазон – от 5 до 25 мкм, называемый длинно-волновым, с максимумом около 10 мкм.
В результате реакций ядерного синтеза в активном ядре Солнца достигаются температуры до 107 К. Спектральное распределение потока излучения из ядра неравномерно. Это излучение поглощается внешними неактивными слоями до температуры 
=5800 К, в результате чего спектральное распределение солнечного излучения становится относительно непрерывным.
На рис. 8.1 показано спектральное распределение излучения от Солнца, не искаженное влиянием атмосферы Земли.
Рисунок 8.1 – Спектральное распределение солнечного излучения вне атмосферы
Из анализа этого рисунка следует, что это распределение по форме, длине волны в максимуме и полной энергии излучения подобно распределению интенсивности излучения абсолютно черного тела при температуре 5800 К. Площадь под этой кривой равна солнечной постоянной 
=1353 Вт/м2, которая представляет собой плотность потока излучения, падающего на площадку, перпендикулярную этому потоку и расположенную над атмосферой на расстоянии 1,496×108 км от Солнца.
На самом деле плотность потока излучения, достигающего верхней границы атмосферы, отличается от солнечной постоянной вследствие как флуктуаций потока солнечной энергии менее чем на ±1,5%, так и закономерного изменения расстояния между Землей и Солнцем на ±4% в течение года.
Солнечный спектр можно разделить на три основные области излучения:
- ультрафиолетовое (
<0,4 мкм) – 9% интенсивности;
- видимое (0,4 мкм < <0,7 мкм) – 45% интенсивности;
- инфракрасное ( >0,7мкм) – 46% интенсивности;
Вклад в поток солнечной радиации излучения с длиной волны более 2,5 мкм очень мал, поэтому все три области относятся к коротковолновому излучению. Различают прямое и рассеянное солнечные излучения (см. рис. 8.2).
На практике прямые лучи от диффузной составляющей отличаются тем, что направленный поток может быть сфокусирован. Даже в ясный день имеется некоторое количество рассеянного излучения. Отношение интенсивности направленного потока к полной интенсивности излучения меняется от 0,9 (в ясный день) до нуля (в очень пасмурный день).
Рисунок 8.2 – Прямое и рассеянное солнечное излучение
Важно различать компоненты солнечного излучение и выделить площадку, на которой измеряется облученность.
Общепринято использовать следующие индексы при измерениях и расчетах облученности детектора (см. рис. 8.3). Предполагается, что детектор представляет собой зачерненную поверхность единичной площадки с фильтром, обрезающим длинноволновое излучение.
Из рис. 8.3 следует, что
, (8.1)
где 
– угол между направлениями плотности потока излучения и нормалью к поверхности приемника.
В частности,
, (8.2)
где 
– угол между направлением плотности потока и вертикалью. Полная облученность произвольной площадки есть сумма интенсивности направленного и рассеянного излучений:
. (8.3)
Рисунок 8.3 – Способы измерения различных составляющих солнечного излучения:
а – регистрируются только прямые лучи; б – регистрируются только диффузная составляющая; в – регистрируются суммарное излучение;
1 – приемная площадка, перпендикулярная плотности потока излучения; 2 – горизонтальная приемная площадка; 3 – произвольный угол наклона приемника;
– прямые лучи; 
– рассеянное излучение; 
– полное излучение; 
– горизонтальная площадка; 
– приемная площадка
Примечание. Звездочкой обозначена плотность потока на площадку, перпендикулярную прямым лучам. Индекс 0 обозначает величины вне атмосферы. Если индексов нет вообще, то это соответствует сразу двум индексам и , так что 
.