Слънчевата радиация в червено до виолетови дължини на вълните взривява слънчева клетка с достатъчно енергия за създаване на електричество. Но слънчевите клетки не реагират на всички форми на светлина. Дължините на вълните в инфрачервения спектър имат твърде малко енергия, необходима за разбъркване на електроните, разхлабени в силиция на слънчевата клетка, ефектът, който произвежда електрически ток. Ултравиолетовите дължини на вълните имат твърде много енергия. Тези дължини на вълните просто създават топлина, която може да намали ефективността на клетката. Слънчевите клетки изискват определени дължини на вълните в светлинния спектър, за да генерират полезни количества електричество.
Анатомия на слънчева клетка
Слънчевата или фотоволтаичната клетка е двуслоен сандвич от силиций; един слой, наречен N-тип, съдържа следи от елементи като арсен, за да придаде на материала отрицателен електрически заряд; вторият слой, наречен P-тип, е завързан с други елементи, които дават положителен заряд. Електрически двете страни действат като клемите на батерията; когато е свързан към верига, електрически ток протича от положителната страна, през компонентите на веригата и към отрицателната страна на слънчевата клетка. Някои слънчеви клетки използват силиций в кристална форма; други използват аморфен или подобен на стъкло силиций. Кристалният силиций има тенденция да бъде по-ефективен при преобразуване на светлина, но струва повече от аморфния тип.
Ефект на яркостта
Яркостта или яркостта е количеството светлина, което свети върху слънчева клетка. В пълна тъмнина клетката не произвежда електричество. С увеличаване на количеството светлина се увеличава и токът на клетката. При определено ниво на яркост обаче изходът на клетката достига граница; след тази точка, повече светлина не дава допълнителен ток. Спецификациите на слънчевата клетка включват номинално напрежение и ток, което е изходът на клетката при пряко ярко слънце. За да получите максимална мощност от слънчева клетка, важно е да се обърнете към нея възможно най-директно към слънцето. Инсталаторът на слънчеви панели, например, ще монтира панел под ъгъл, който улавя повечето слънчеви лъчи. Ъгълът зависи от това къде се намирате на земята: колкото по-далеч на север или юг сте от екватора, толкова по-стръмен е ъгълът. Някои „ферми“ за слънчева енергия имат панели на механизъм, който се накланя, проследявайки ежедневното движение на слънцето в небето.
Спектър, дължина на вълната и цвят
Видимата светлина е част от електромагнитния спектър, форма на енергия, която включва също радиовълни, ултравиолетови и рентгенови лъчи. Цветовете на дъгата, съдържащи се във видимата светлина, представляват различни дължини на вълните; дължината на вълната на червения цвят например е около 700 нанометра или милиардни части от метър, а 400 нанометра е дължината на вълната за виолетовото. Слънчевите клетки реагират на много от същите дължини на вълните, открити от човешкото око.
Слънчева светлина или изкуствена светлина
Слънчевите клетки обикновено работят добре с естествена слънчева светлина, тъй като повечето приложения за устройства, задвижвани със слънчева енергия, са на открито или в космоса. Тъй като изкуствените източници на светлина като нажежаеми и флуоресцентни крушки имитират слънчевия спектър, слънчевите клетки могат да работят и на закрито, захранвайки малки устройства като калкулатори и часовници. Други изкуствени източници като лазери и неонови лампи имат много ограничен цветови спектър; слънчевите клетки може да не работят толкова ефективно със своята светлина.