Η ηλιακή ακτινοβολία σε μήκη κύματος από κόκκινο έως ιώδες εκτοξεύει ένα ηλιακό κύτταρο με αρκετή ενέργεια για τη δημιουργία ηλεκτρικής ενέργειας. Αλλά τα ηλιακά κύτταρα δεν ανταποκρίνονται σε όλες τις μορφές φωτός. Τα μήκη κύματος στο υπέρυθρο φάσμα έχουν πολύ λίγη ενέργεια που απαιτείται για να χαλαρώσουν τα ηλεκτρόνια στο πυρίτιο του ηλιακού στοιχείου, το αποτέλεσμα που παράγει ηλεκτρικό ρεύμα. Τα μήκη κύματος υπεριώδους έχουν υπερβολική ενέργεια. Αυτά τα μήκη κύματος δημιουργούν απλώς θερμότητα, η οποία μπορεί να μειώσει την αποτελεσματικότητα ενός κυττάρου. Τα ηλιακά κύτταρα απαιτούν ορισμένα μήκη κύματος στο φάσμα φωτός για να παράγουν χρήσιμες ποσότητες ηλεκτρικής ενέργειας.
Ανατομία ενός ηλιακού κυττάρου
Ένα ηλιακό ή φωτοβολταϊκό κύτταρο είναι ένα σάντουιτς δύο στρωμάτων πυριτίου. ένα στρώμα, που ονομάζεται Ν-τύπος, περιέχει ίχνη στοιχείων όπως το αρσενικό για να δώσει στο υλικό αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο. Το δεύτερο στρώμα, που ονομάζεται τύπου P, είναι δεμένο με άλλα στοιχεία που δίνουν θετικό φορτίο. Ηλεκτρικά, οι δύο πλευρές δρουν σαν τους ακροδέκτες μιας μπαταρίας. όταν συνδέεται σε ένα κύκλωμα, ένα ηλεκτρικό ρεύμα ρέει από τη θετική πλευρά, μέσω των εξαρτημάτων του κυκλώματος και στην αρνητική πλευρά του ηλιακού στοιχείου. Μερικά ηλιακά κύτταρα χρησιμοποιούν πυρίτιο σε κρυσταλλική μορφή. Άλλοι χρησιμοποιούν ένα άμορφο, ή σαν γυαλί, πυρίτιο. Το κρυσταλλικό πυρίτιο τείνει να είναι πιο αποτελεσματικό στη μετατροπή του φωτός αλλά κοστίζει περισσότερο από τον άμορφο τύπο.
Επίδραση της φωτεινότητας
Η φωτεινότητα ή η φωτεινότητα είναι η ποσότητα φωτός που λάμπει σε ένα ηλιακό στοιχείο. Στο απόλυτο σκοτάδι, ένα κελί δεν παράγει ηλεκτρισμό. Καθώς αυξάνεται η ποσότητα φωτός, το ίδιο συμβαίνει και με το ρεύμα του κελιού. Ωστόσο, σε ένα ορισμένο επίπεδο φωτεινότητας, η έξοδος του κελιού φτάνει σε ένα όριο. πέρα από αυτό το σημείο, περισσότερο φως δεν δίνει επιπλέον ρεύμα Οι προδιαγραφές μιας ηλιακής κυψέλης περιλαμβάνουν μια ονομαστική τάση και τρέχουσα βαθμολογία που είναι η έξοδος της κυψέλης υπό άμεση έντονη ηλιοφάνεια. Για να αξιοποιήσετε στο έπακρο την ηλιακή κυψέλη, είναι σημαντικό να το κοιτάξετε προς τον ήλιο όσο πιο άμεσα γίνεται. Ένα πρόγραμμα εγκατάστασης ηλιακού συλλέκτη, για παράδειγμα, θα τοποθετήσει ένα πάνελ υπό γωνία που θα πιάνει τις περισσότερες από τις ακτίνες του ήλιου. Η γωνία εξαρτάται από το πού βρίσκεστε στη γη: όσο πιο μακριά βόρεια ή νότια είστε από τον ισημερινό, τόσο πιο απότομη είναι η γωνία. Ορισμένα «αγροκτήματα» ηλιακής ενέργειας έχουν πάνελ σε έναν μηχανισμό που γέρνει, παρακολουθώντας την καθημερινή κίνηση του ήλιου στον ουρανό.
Φάσμα, μήκος κύματος και χρώμα
Το ορατό φως είναι μέρος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, μια μορφή ενέργειας που περιλαμβάνει επίσης ραδιοκύματα, υπεριώδεις ακτίνες και ακτίνες Χ. Τα χρώματα του ουράνιου τόξου που περιέχονται στο ορατό φως αντιπροσωπεύουν διαφορετικά μήκη κύματος. Το μήκος κύματος του κόκκινου χρώματος, για παράδειγμα, είναι περίπου 700 νανόμετρα, ή δισεκατομμυριοστά του μέτρου, και 400 νανόμετρα είναι το μήκος κύματος για το ιώδες. Τα ηλιακά κύτταρα ανταποκρίνονται σε πολλά από τα ίδια μήκη κύματος που ανιχνεύονται από το ανθρώπινο μάτι.
Φως του ήλιου ή τεχνητό φως
Τα ηλιακά κύτταρα λειτουργούν γενικά καλά με το φυσικό φως του ήλιου, καθώς οι περισσότερες χρήσεις για συσκευές με ηλιακή ενέργεια είναι σε εξωτερικούς χώρους ή στο διάστημα. Επειδή οι τεχνητές πηγές φωτός όπως οι λαμπτήρες πυρακτώσεως και οι λαμπτήρες φθορισμού μιμούνται το φάσμα του Ήλιου, τα ηλιακά κύτταρα μπορούν επίσης να λειτουργούν σε εσωτερικούς χώρους, τροφοδοτώντας μικρές συσκευές όπως αριθμομηχανές και ρολόγια. Άλλες τεχνητές πηγές όπως λέιζερ και λαμπτήρες νέον έχουν πολύ περιορισμένα φάσματα χρωμάτων. Τα ηλιακά κύτταρα ενδέχεται να μην λειτουργούν τόσο αποτελεσματικά με το φως τους.