A napelem akkumulátort tölthet természetes napfényből vagy mesterséges megvilágításból, mint egy izzólámpa. A napelem nagyjából ugyanúgy reagál bármelyik fényre; használhatja az izzólámpát egy napelemmel az óra vagy a számológép akkumulátorának feltöltéséhez, feltéve, hogy a fény elég erős. A cella a fény hullámhosszainak egy tartományát elektromos energiává alakítja; a napfény és az izzólámpa egyaránt tartalmazza ezeket a hullámhosszakat, ezért a napelem mindkét forrásból tölti az akkumulátort.
Izzó vs. Napenergia-spektrum
Az izzólámpák, a Nap és az összes többi fényforrás azt állítja elő, amelyet a tudósok „spektrumnak” neveznek - a - a fény hullámhosszainak terjedése, beleértve a hosszú infravörös hullámokat, a látható fényt, a rövid ultraibolya hullámokat és Röntgen. Minden forrás jellegzetes spektrális mintával rendelkezik; például a Nap rengeteg ultraibolyát termel, míg egy izzólámpa nagyon keveset. A napelem különféle módon reagál a fény hullámhosszaira, egyes hullámhosszakat villamos energiává alakít, miközben másokat figyelmen kívül hagy. A sejt nagyjából megfelel a Nap spektrumának; látható fényszíneket dolgoz fel, de a leghosszabb infravörös hullámokat nem tudja használni. Mivel egy izzólámpa spektruma közel áll a Napéhoz, a napelemnek nincs problémája a fényén futni.
Energia a fényből
Spektrális tulajdonságai mellett a napenergia egy napsütéses napon körülbelül 1000 watt / négyzetméter a Föld felszínén. Egy tipikus napelem azonban ennek csak apró töredékét kapja, mert mérete csak néhány négyzetcentiméter. A szokásos izzólámpa teljes teljesítménye 40 és 100 watt között van, és a legtöbb energiát a leghosszabb infravörös hullámhosszúság jellemzi. Ha egy napelemet néhány hüvelyknyire tart egy izzótól, akkor az hasonló mennyiségű fényt fog kapni, mint a Naptól; bár a Nap messze erősebb, az izzólámpa közeli távolsága teszi ki kisebb teljesítményét.
Távolság, idő és feszültség
A napelem által egy izzólámpától kapott energia gyorsan csökken. Minél kevesebb fény esik a napelemre, annál gyengébb a kibocsátása, így hosszabb ideig tart az akkumulátor feltöltése. Ha a cella feszültsége alacsonyabb, mint a minimális küszöbérték, akkor lehetetlenné válik az akkumulátor feltöltése; például egy 12 voltos akkumulátor töltéséhez 12,9 volt szükséges. Amíg a fény erősen ragyog egy napelemre, addig a feszültség nem jelenthet problémát.
Hatékonyság
A napelem jól működik vagy a Nap fényéből, vagy egy izzólámpából. A villanykörte áramának azonban valahonnan kell származnia, például egy földgázzal vagy nukleáris energiával működő erőműtől, ami pénzbe kerül. A napfény viszont szabadon vehető igénybe. Bár a napelem mesterséges fényen való működtetése jól működik, célszerűbb a napfényt használni.