La superficie del Sole, chiamata fotosfera, si trova ad una temperatura di circa 6000K e il suo comportamento approssima quello di un “corpo nero”. Grazie a questa considerazione, è possibile calcolare la potenza totale emessa dal Sole: essa è approssimativamente uguale a 9.5 x 10^25 W.
La potenza totale emessa dal Sole non è composta da una singola lunghezza d'onda, ma è composta di molte lunghezze d'onda.

Inoltre, non tutta la radiazione emessa dal Sole arriva sulla Terra.
L'energia media irradiata dal Sole nell'unità di tempo su di una superficie normale posta al di fuori dell'atmosfera terrestre, si chiama costante solare e il suo valore medio è di circa Ics=1353 W/m^2.
Comunque la presenza dell'atmosfera ha diversi effetti sulla radiazione che arriva sulla superficie terrestre.

La radiazione sperimenta una riduzione di potenza dovuta ad assorbimento, scattering e riflessione nell'atmosfera. Il contenuto spettrale della radiazione solare cambia anche a causa del maggior assorbimento o scattering subito dalle grandi lunghezze d'onda. Per finire ci sono componenti alla radiazione di tipo diffuso e indiretto.
Il risultato di tutto ciò è un valore minore della radiazione totale che arriva sulla superficie della Terra, approssimativamente uguale a 1000W/m^2, e una diversa distribuzione spettrale.

La producibilità di una cella solare dipende da diversi fattori.
Prima di tutto, una cella solare non risponde in maniera costante a tutte le frequenze della radiazione incidente. L'efficienza di una cella al silicio è massima in corrispondenza dell'intervallo di frequenze della luce visibile.
In secondo luogo, la producibilità di una cella solare, e di conseguenza di un sistema fotovoltaico, dipende dalla radiazione incidente sulla sua superficie.
C'è un altro effetto che influenza le prestazioni di un sistema fotovoltaico: la temperatura. Come tutti gli altri strumenti a semiconduttore, le celle solari sono sensibili alla temperatura. Un aumento della temperatura riduce la “band gap” di un semiconduttore, influenzando quindi la maggior parte dei parametri dei semiconduttori. Valori alti della temperatura causano una minore producibilità di un sistema fotovoltaico.
Per tutte queste ragioni è molto importante controllare i parametri di un impianto fotovoltaico: questo è possibile tramite determinati strumenti.

Sensori irraggiamento solare:

SOLARIMETRO

Un solarimetro è uno strumento usato per la misurazione del flusso della radiazione solare. Ci sono sostanzialmente due tipi di solarimetri: piranometri e solarimetri che usano l'effetto fotovoltaico.
Un solarimetro che utilizzi l'effetto fotovoltaico ha lo stesso comportamento di un sistema fotovoltaico: produce un segnale elettrico in funzione della luce incidente, risponde in special modo alla luce visibile e la sua risposta dipende anche dalla temperatura della cella.
I valori misurati da un solarimetro che utilizzi l'effetto fotovoltaico, devono essere corretti, dunque, in base al valore assunto dalla temperatura. Questa misura può essere fatta grazie ad una termocoppia.

PIRANOMETRO

I piranometri sono strumenti che servono a misurare la radiazione globale su di una superficie (radiazione diretta e diffusa). Il principio di funzionamento è generalmente basato sulla misura di una differenza di temperatura tra una superficie chiara ed una scura. Una superficie scura può assorbire la maggior parte della radiazione solare, mentre una superficie chiara tende a riflettere, assorbendo una minor quantità di calore. Questa differenza di tempertaura viene misurata utilizzando una termopila. La differenza di potenziale che si genera nella termopila a causa del gradiente di temperatura tra le due superfici, permette di misurare il valore della radiazione solare globale incidente.
Una termopila è composta da termocoppie generalmente connesse in serie. Una TERMOCOPPIA è una giunzione tra due differenti metalli utilizzata per misurare la differenza di temperatura tra due punti. Una termocoppia produce un potenziale che dipende dal gradiente di temperatura.
La risposta di un piranometro di questo tipo può coprire tutto il range di lunghezze d'onda dello spettro solare: approssimativamente da 300nm a 2800nm

È da notare che l'intervallo spettrale rilevabile con un piranometro è più ampio rispetto a quello che può essere misurato tramite un solarimetro con cella al silicio: tuttavia ai fini di utilizzare un solarimetro per testare il corretto funzionamento e le prestazioni di un impianto fotovoltaico la rilevazione di un intervallo spettrale così ampio non è utile visto che la porzione spettrale utile per il funzionamento di un impianto fotovoltaico è la stessa di quella misurata con un solarimetro a cella al silicio. Inoltre, la risposta di un piranometro è molto più lenta (dell'ordine delle decine dei secondi come si può vedere dall'immagine qui a fianco) di quella di un solarimetro a cella di silicio (dalle frazioni di secondo al secondo).

In questa foto si vede, visualizzata su di un oscilloscopio, l'uscita da un piranometro in risposta alla variazione istantanea di uno stimolo luminoso.