Il sole è un'enorme massa che si trova ad alta temperatura 6.000 C°.
L'energia è prodotta grazie a processi di reazione atomica, di fusione nucleare con perdita di massa. L'energia prodotta viene irraggiata sotto forma di onde elettromagnetiche (luce), che si propagano nello spazio circostante e in parte colpiscono la terra.
Al di fuori dell'atmosfera la quantità di energia solare, che si può dire costante, è pari a 1.353 W/m².

Durante l'attraversamento dell'atmosfera terrestre, l'irraggiamento solare subisce i seguenti effetti:

1. riflessione verso lo spazio, dovuta soprattutto alle nubi;

2. diffusione in tutte le direzioni, dovuta soprattutto dall'azoto, ossigeno, vapore acqueo, anidride carbonica, ozono;

3. assorbimento e riscaldamento dell'atmosfera.

L'energia solare che raggiunge la superficie terrestre è costituita sia dalla "radiazione diretta" che attraversa i suddetti ostacoli sia dalla "radiazione diffusa" dagli stessi e viene definita "radiazione globale".
L'insolazione dipende quindi dalla nuvolosità e dall'orientamento del pannello rispetto al sole e un pannello riceve più energia solare quando è orientato direttamente verso il sole.
Si potrebbe pensare alla possibilità di dotare i pannelli di sistemi ad inseguimento della traiettoria apparente del sole ma, sebbene sia tecnicamente possibile, non è una soluzione valida dal punto di vista economico: il costo dei sistemi di inseguimento e la loro manutenzione non ripagano il beneficio da essi prodotto.
Il pannello fisso fornisce la migliore resa se orientato a sud ed è inclinato 10 gradi in meno rispetto alla latitudine del luogo se deve produrre acqua calda, 10 gradi in più se serve per il riscaldamento.

L'Italia è un paese con un buon livello di irraggiamento, pari mediamente a 5-6 kwh/mq/giorno, vale a dire che in concreto l'energia solare disponibile su 4mq di pannelli solari è in grado di soddisfare il 70% circa del fabbisogno di acqua calda di una famiglia di 4 persone durante tutto l'anno.