Une cellule solaire peut charger une batterie à partir de la lumière naturelle du soleil ou d'un éclairage artificiel comme une ampoule à incandescence. Une cellule solaire réagit à peu près de la même manière à l'un ou l'autre type de lumière; vous pouvez utiliser une lampe à incandescence avec une cellule solaire pour charger une batterie de montre ou de calculatrice, à condition que la lumière soit suffisamment vive. La cellule convertit une gamme de longueurs d'onde lumineuses en énergie électrique; la lumière du soleil et la lumière incandescente contiennent ces longueurs d'onde, de sorte que la cellule solaire charge la batterie à partir des deux sources.
Vs à incandescence. Spectre solaire
Les lumières incandescentes, le Soleil et toutes les autres sources lumineuses produisent ce que les scientifiques appellent un « spectre » – un propagation des longueurs d'onde lumineuses, y compris les ondes infrarouges longues, la lumière visible, les ondes ultraviolettes courtes et Rayons X. Chaque source a un motif spectral distinctif; par exemple, le Soleil génère de grandes quantités d'ultraviolets alors qu'une ampoule à incandescence en produit très peu. Une cellule solaire réagit aux longueurs d'onde lumineuses de différentes manières, convertissant certaines longueurs d'onde en électricité tout en ignorant les autres. La cellule correspond à peu près au spectre du Soleil; il traite les couleurs de la lumière visible mais ne peut pas utiliser les ondes infrarouges les plus longues. Parce que le spectre d'une lumière incandescente est proche de celui du Soleil, une cellule solaire n'a aucun problème à fonctionner avec sa lumière.
L'énergie de la lumière
En plus de ses qualités spectrales, l'énergie solaire par une journée ensoleillée s'élève à environ 1 000 watts par mètre carré à la surface de la Terre. Cependant, une cellule solaire typique n'en reçoit qu'une infime fraction car sa taille n'est que de quelques centimètres carrés. Une ampoule à incandescence standard produit entre 40 et 100 watts au total et a la majeure partie de l'énergie dans les longueurs d'onde infrarouges les plus longues. Si vous tenez une cellule solaire à quelques centimètres d'une ampoule, elle recevra la même quantité de lumière que celle du Soleil; bien que le soleil soit de loin plus puissant, la faible distance de la lampe à incandescence compense sa plus petite puissance.
Distance, temps et tension
L'énergie reçue par une cellule solaire à partir d'une lumière incandescente diminue rapidement avec la distance. Moins il y a de lumière qui tombe sur la cellule solaire, plus sa sortie est faible, il faut donc plus de temps pour charger une batterie. Si la tension de la cellule est inférieure à une valeur seuil minimale, il devient impossible de charger la batterie; par exemple, une batterie de 12 volts a besoin de 12,9 volts pour la charger. Tant que la lumière brille fortement sur une cellule solaire, la tension ne devrait pas poser de problème.
Efficacité
La cellule solaire fonctionne bien à partir de la lumière du soleil ou d'une ampoule à incandescence. Cependant, l'électricité de l'ampoule doit provenir de quelque part, comme une centrale électrique fonctionnant au gaz naturel ou à l'énergie nucléaire – ce qui coûte de l'argent. La lumière du soleil, d'autre part, est gratuite pour la prise. Bien que l'utilisation d'une cellule solaire à la lumière artificielle fonctionne bien, il est préférable d'utiliser la lumière du soleil.