Sunčevo zračenje u crvenim do ljubičastim valnim duljinama eksplodira solarnu ćeliju s dovoljno energije za stvaranje električne energije. Ali solarne stanice ne reagiraju na sve oblike svjetlosti. Valne duljine u infracrvenom spektru imaju premalo energije potrebne za potiskivanje elektrona koji se gube u siliciju solarne ćelije, učinak koji proizvodi električnu struju. Ultraljubičaste valne duljine imaju previše energije. Te valne duljine jednostavno stvaraju toplinu, što može smanjiti učinkovitost stanice. Solarne stanice zahtijevaju određene valne duljine u svjetlosnom spektru kako bi generirale korisne količine električne energije.
Anatomija solarne ćelije
Solarna ili fotonaponska ćelija je dvoslojni sendvič od silicija; jedan sloj, nazvan N-tip, sadrži tragove elemenata poput arsena da bi materijal dobio negativni električni naboj; drugi sloj, nazvan P-tip, prepun je ostalih elemenata koji daju pozitivan naboj. Dvije strane djeluju električno poput terminala baterije; kada je spojen na krug, električna struja teče s pozitivne strane, kroz dijelove kruga i na negativnu stranu solarne ćelije. Neke solarne ćelije koriste silicij u kristalnom obliku; drugi koriste amorfni silicij nalik staklu. Kristalni silicij nastoji biti učinkovitiji u pretvaranju svjetlosti, ali košta više od amorfnog tipa.
Učinak svjetline
Svjetlina ili sjaj je količina svjetlosti koja sja na solarnu ćeliju. U potpunoj tami, stanica ne proizvodi električnu energiju. Kako se povećava količina svjetlosti, povećava se i struja stanice. Međutim, na određenoj razini svjetline izlaz stanice doseže ograničenje; izvan ove točke, više svjetla ne daje dodatnu struju. Specifikacije solarne ćelije uključuju nominalni napon i struju, što je izlaz ćelije pod izravnim jakim suncem. Da biste iz solarne ćelije dobili najviše izlaza, važno je da je prema suncu gledate što izravnije. Na primjer, instalater solarnih ploča montirat će ploču pod kutom koji hvata većinu sunčevih zraka. Kut ovisi o tome gdje se nalazite na zemlji: što ste sjevernije ili južnije od ekvatora, to je kut strmiji. Neke "farme" solarne energije imaju panele na mehanizmu koji se naginje prateći svakodnevno kretanje sunca na nebu.
Spektar, valna duljina i boja
Vidljiva svjetlost dio je elektromagnetskog spektra, oblika energije koji također uključuje radio valove, ultraljubičastu i X-zrake. Dugine boje sadržane u vidljivoj svjetlosti predstavljaju različite valne duljine; valna duljina crvene boje, na primjer, iznosi oko 700 nanometara ili milijarditih dijelova metra, a 400 nanometara je valna duljina za ljubičicu. Solarne stanice reagiraju na mnoge iste valne duljine koje je otkrilo ljudsko oko.
Sunčeva ili umjetna svjetlost
Solarne ćelije općenito dobro rade s prirodnom sunčevom svjetlošću, jer se uređaji na solarni pogon najviše koriste na otvorenom ili u svemiru. Budući da umjetni izvori svjetlosti poput žarulja sa žarnom niti i fluorescentnih žarulja oponašaju sunčev spektar, solarne ćelije mogu raditi i u zatvorenom, napajajući male uređaje poput kalkulatora i satova. Ostali umjetni izvori poput lasera i neonskih svjetiljki imaju vrlo ograničeni spektar boja; Sunčeve ćelije možda neće raditi tako učinkovito sa svojom svjetlošću.