赤から紫の波長の太陽放射は、電気を生成するのに十分なエネルギーで太陽電池を爆破します。 しかし、太陽電池はすべての形態の光に反応するわけではありません。 赤外線スペクトルの波長には、太陽電池のシリコンで電子を放出するのに必要なエネルギーが少なすぎます。これは、電流を生成する効果です。 紫外線の波長はエネルギーが多すぎます。 これらの波長は単に熱を発生させるだけであり、セルの効率を低下させる可能性があります。 太陽電池は、有用な量の電気を生成するために、光スペクトルの特定の波長を必要とします。
太陽電池の構造
太陽電池または光電池は、シリコンの2層サンドイッチです。 N型と呼ばれる1つの層には、材料に負の電荷を与えるためにヒ素などの微量元素が含まれています。 Pタイプと呼ばれる2番目の層は、正電荷を与える他の要素と組み合わされています。 電気的には、両側がバッテリーの端子のように機能します。 回路に接続すると、電流はプラス側から回路コンポーネントを通って太陽電池のマイナス側に流れます。 一部の太陽電池は、結晶形のシリコンを使用しています。 他のものは、アモルファスまたはガラスのようなシリコンを使用します。 結晶シリコンは光の変換効率が高い傾向がありますが、アモルファスタイプよりもコストがかかります。
明るさの効果
明るさまたは光度は、太陽電池を照らす光の量です。 真っ暗闇の中で、細胞は電気を生成しません。 光の量が増えると、セルの電流も増えます。 ただし、特定のレベルの明るさでは、セルの出力は限界に達します。 このポイントを超えると、より多くの光が追加の電流を与えません。 太陽電池の仕様には、直射日光下でのセルの出力である公称電圧および定格電流が含まれています。 太陽電池から最大の出力を得るには、太陽電池をできるだけ直接太陽に向けることが重要です。 たとえば、ソーラーパネルの設置者は、太陽光線のほとんどを捉える角度でパネルを取り付けます。 角度は、地球上のどこにいるかによって異なります。赤道から北または南に離れるほど、角度は急になります。 一部の太陽光発電の「農場」には、傾斜するメカニズムにパネルがあり、空での太陽の毎日の動きを追跡します。
スペクトル、波長、色
可視光は電磁スペクトルの一部であり、電波、紫外線、X線も含まれるエネルギーの一種です。 可視光に含まれる虹の色は、さまざまな波長を表しています。 たとえば、赤色の波長は約700ナノメートル、つまり10億分の1メートルであり、400ナノメートルは紫色の波長です。 太陽電池は、人間の目で検出された同じ波長の多くに反応します。
日光または人工光
太陽電池のほとんどの用途は屋外または宇宙であるため、太陽電池は一般に自然光でうまく機能します。 白熱電球や蛍光灯などの人工光源は太陽のスペクトルを模倣しているため、太陽電池は屋内でも機能し、電卓や時計などの小型デバイスに電力を供給します。 レーザーやネオンランプなどの他の人工光源は、色スペクトルが非常に制限されています。 太陽電池は、その光では効果的に機能しない可能性があります。