Eine Solarzelle kann eine Batterie durch natürliches Sonnenlicht oder durch künstliche Beleuchtung wie eine Glühbirne aufladen. Eine Solarzelle reagiert auf beide Arten von Licht auf die gleiche Weise; Sie können Glühlampen mit einer Solarzelle verwenden, um die Batterie einer Uhr oder eines Taschenrechners aufzuladen, vorausgesetzt, das Licht ist hell genug. Die Zelle wandelt eine Reihe von Lichtwellenlängen in elektrische Energie um; Sowohl Sonnenlicht als auch Glühlicht enthalten diese Wellenlängen, sodass die Solarzelle die Batterie aus beiden Quellen auflädt.
Glühlampe vs. Sonnenspektrum
Glühlampen, die Sonne und alle anderen Lichtquellen erzeugen das, was Wissenschaftler ein „Spektrum“ nennen – a Ausbreitung von Lichtwellenlängen einschließlich langer Infrarotwellen, sichtbarem Licht, kurzer ultravioletter Wellen und Röntgenstrahlen. Jede Quelle hat ein unverwechselbares Spektralmuster; zum Beispiel erzeugt die Sonne reichlich Ultraviolett, während eine Glühbirne nur sehr wenig produziert. Eine Solarzelle reagiert auf unterschiedliche Weise auf Lichtwellenlängen und wandelt einige Wellenlängen in Elektrizität um, während sie andere ignoriert. Die Zelle entspricht ungefähr dem Spektrum der Sonne; es verarbeitet sichtbare Lichtfarben, kann aber nicht die längsten Infrarotwellen nutzen. Da das Spektrum einer Glühlampe dem der Sonne nahe kommt, hat eine Solarzelle kein Problem damit, mit ihrem Licht zu laufen.
Energie aus Licht
Zusätzlich zu seinen spektralen Qualitäten beträgt die Sonnenenergie an einem sonnigen Tag etwa 1.000 Watt pro Quadratmeter auf der Erdoberfläche. Eine typische Solarzelle erhält davon jedoch nur einen winzigen Bruchteil, da ihre Größe nur wenige Quadratzentimeter beträgt. Eine herkömmliche Glühbirne erzeugt insgesamt zwischen 40 und 100 Watt und hat die meiste Energie in den längsten Infrarotwellenlängen. Wenn Sie eine Solarzelle einige Zentimeter von einer Glühbirne entfernt halten, erhält sie eine ähnliche Lichtmenge wie von der Sonne; Obwohl die Sonne bei weitem leistungsstärker ist, gleicht die geringe Entfernung der Glühlampe ihre geringere Leistung aus.
Entfernung, Zeit und Spannung
Die Energie, die eine Solarzelle von einer Glühlampe erhält, nimmt mit der Entfernung schnell ab. Je weniger Licht auf die Solarzelle fällt, desto schwächer ist ihre Leistung, sodass das Aufladen einer Batterie länger dauert. Wenn die Spannung der Zelle unter einem Mindestschwellenwert liegt, kann die Batterie nicht geladen werden; Beispielsweise benötigt eine 12-Volt-Batterie 12,9 Volt, um sie aufzuladen. Solange Licht stark auf eine Solarzelle scheint, sollte die Spannung kein Problem darstellen.
Effizienz
Die Solarzelle funktioniert gut entweder vom Licht der Sonne oder einer Glühbirne. Der Strom der Glühbirne muss aber irgendwo herkommen, etwa aus einem mit Erdgas oder Kernenergie betriebenen Kraftwerk – was Geld kostet. Sonnenlicht hingegen steht zur freien Verfügung. Obwohl der Betrieb einer Solarzelle mit künstlichem Licht gut funktioniert, ist es sinnvoller, Sonnenlicht zu verwenden.
