Le niveau d’éclairement correspond à l’intensité lumineuse incidente perpendiculairement à la surface de la cellule photovoltaïque. Il s’agit d’une puissance et se mesure en W/m² (watt par m²). On notera Pi le niveau d’éclairement de la cellule (ou du module).

Lorsque l’origine de l’éclairement est le soleil, on parle de rayonnement solaire.
Au niveau de la surface supérieur de l’atmosphère, le rayonnement reçu face au soleil est de l’ordre de 1367 W/m² (il s’agit de la constante solaire). Cette valeur est dégradée par des relations géométriques et par les propriétés physiques de l’atmosphère, qui limite la quantité disponible sous nos latitudes à environ 1000 W/m² dans les meilleures conditions.

A la surface terrestre, une cellule photovoltaïque peut recevoir un rayonnement incident qui présente 3 origines :

• Le rayonnement solaire direct
• Le rayonnement diffus qui est le rayonnement issue de toute la voute céleste. Le spectre du rayonnement diffus est plus riche en bleu que le rayonnement direct. Les cellules photovoltaïques sont bien sensibles au rayonnement diffus (alors que ce n’est pas le cas pour les capteurs solaires thermiques).
• Le rayonnement réfléchi par les obstacles tels que le sol ou les nuages. Ce rayonnement est appelé l’albédo. L’albédo d’un obstacle se quantifie par un coefficient d’albédo sans dimension compris entre 0 et 1. Ce coefficient est le rapport de l’énergie solaire réfléchie par l’énergie solaire incidente. Un corps noir disposerait donc d’un coefficient d’albédo égal à 0 (aucun rayonnement n’est réfléchi), alors qu’un miroir présenterait un coefficient d’albédo égal à 1(tout le rayonnement incident est réfléchi).

Type de surface	Valeur du coefficient d’albédo
Herbe	Entre 0.15 et 0.26
Neige	Entre 0.55 et 0.82
Asphalte	Entre 0.09 et 0.18
Béton	Entre 0.25 et 0.35
Tuiles rouges	≈ 0.33
Aluminium	≈ 0.85
Acier galvanis̩	Š0.35

On appelle rayonnement globale la somme du rayonnement direct et du rayonnement diffus. Dans le calcul du niveau d’éclairement, il faudra donc considérer le rayonnement global (direct + diffus) et l’albédo.

Par conséquent, le niveau d’éclairement peut atteindre des valeurs supérieures à 1000 W/m² de rayonnement solaire énoncé précédemment (direct et diffus). En France, on estime que le niveau d’éclairement total (c’est-à-dire la somme des 3 rayonnements directs, diffus et albédo) permet d’atteindre une valeur maximale de 1250 W/m².

Exemple 1

Ci-dessous un ciel très nuageux aux alentours d’Avignon le 5 décembre 2010 à 13 h 00.

           

Exemple 2

Ci-dessous un ciel très clair aux alentours d’Avignon (même endroit que précédemment) le 11 décembre 2010 à 15 h 00.