La radiación solar en las longitudes de onda del rojo al violeta hace explotar una célula solar con suficiente energía para generar electricidad. Pero las células solares no responden a todas las formas de luz. Las longitudes de onda en el espectro infrarrojo tienen muy poca de la energía necesaria para empujar los electrones sueltos en el silicio de la célula solar, el efecto que produce la corriente eléctrica. Las longitudes de onda ultravioleta tienen demasiada energía. Estas longitudes de onda simplemente crean calor, lo que puede reducir la eficiencia de una celda. Las células solares requieren ciertas longitudes de onda en el espectro de luz para generar cantidades útiles de electricidad.
Anatomía de una célula solar
Una célula solar o fotovoltaica es un sándwich de silicio de dos capas; una capa, denominada tipo N, contiene trazas de elementos como el arsénico para dar al material una carga eléctrica negativa; la segunda capa, denominada tipo P, está entrelazada con otros elementos que dan una carga positiva. Eléctricamente, los dos lados actúan como los terminales de una batería; cuando se conecta a un circuito, una corriente eléctrica fluye desde el lado positivo, a través de los componentes del circuito y hacia el lado negativo de la celda solar. Algunas células solares utilizan silicio en forma de cristal; otros usan un silicio amorfo o similar al vidrio. El silicio cristalino tiende a ser más eficiente para convertir la luz, pero cuesta más que el tipo amorfo.
Efecto del brillo
El brillo o luminosidad es la cantidad de luz que incide sobre una célula solar. En la oscuridad total, una celda no produce electricidad. A medida que aumenta la cantidad de luz, también lo hace la corriente de la célula. Sin embargo, a cierto nivel de brillo, la salida de la celda alcanza un límite; más allá de este punto, más luz no proporciona corriente adicional. Las especificaciones de una celda solar incluyen un voltaje nominal y una clasificación de corriente que es la salida de la celda bajo la luz solar directa. Para obtener el máximo rendimiento de una célula solar, es importante orientarla hacia el sol de la forma más directa posible. Un instalador de paneles solares, por ejemplo, montará un panel en un ángulo que capte la mayoría de los rayos del sol. El ángulo depende de dónde te encuentres en la tierra: cuanto más al norte o al sur estés del ecuador, más pronunciado será el ángulo. Algunas "granjas" de energía solar tienen paneles en un mecanismo que se inclina, siguiendo el movimiento diario del sol en el cielo.
Espectro, longitud de onda y color
La luz visible es parte del espectro electromagnético, una forma de energía que también incluye ondas de radio, ultravioleta y rayos X. Los colores del arco iris contenidos en la luz visible representan diferentes longitudes de onda; la longitud de onda del color rojo, por ejemplo, es de unos 700 nanómetros, o mil millonésimas de metro, y 400 nanómetros es la longitud de onda del violeta. Las células solares responden a muchas de las mismas longitudes de onda detectadas por el ojo humano.
Luz solar o luz artificial
Las células solares generalmente funcionan bien con la luz solar natural, ya que la mayoría de los usos de los dispositivos que funcionan con energía solar son en exteriores o en el espacio. Debido a que las fuentes de luz artificiales, como las bombillas incandescentes y fluorescentes, imitan el espectro del Sol, las células solares también pueden funcionar en interiores, alimentando pequeños dispositivos como calculadoras y relojes. Otras fuentes artificiales como láseres y lámparas de neón tienen espectros de color muy restringidos; Es posible que las células solares no funcionen con la misma eficacia con su luz.