Saulės spinduliuotė nuo raudonos iki violetinės bangos ilgio išskleidžia saulės elementą su pakankamai energijos, kad sukurtų elektrą. Tačiau saulės elementai nereaguoja į visas šviesos formas. Infraraudonųjų spindulių spektro bangos ilgiai turi per mažai energijos, reikalingos saulės elementų silicyje atsilaisvinantiems elektronams išstumti, o tai sukuria elektros srovę. Ultravioletiniai bangos ilgiai turi per daug energijos. Šie bangos ilgiai tiesiog sukuria šilumą, o tai gali sumažinti ląstelės efektyvumą. Saulės elementams reikalingi tam tikri šviesos spektro bangos ilgiai, kad būtų sukurtas naudingas elektros kiekis.
Saulės elemento anatomija
Saulės arba fotoelektros elementas yra dviejų sluoksnių silicio sumuštinis; viename sluoksnyje, vadinamame N tipo, yra tokių elementų kaip arsenas pėdsakų, kad medžiaga gautų neigiamą elektros krūvį; antrasis sluoksnis, vadinamas P tipo, yra pririštas kitais elementais, kurie suteikia teigiamą krūvį. Elektra abi pusės veikia kaip akumuliatoriaus gnybtai; prijungus prie grandinės, elektros srovė teka iš teigiamos pusės, per grandinės komponentus ir į neigiamą saulės elemento pusę. Kai kuriose saulės baterijose silicis naudojamas kristalo pavidalu; kiti naudoja amorfinį arba į stiklą panašų silicį. Kristalinis silicis paprastai efektyviau konvertuoja šviesą, tačiau kainuoja daugiau nei amorfinis.
Ryškumo efektas
Ryškumas arba šviesumas yra šviesos kiekis, kuris šviečia saulės elemente. Visiškoje tamsoje ląstelė negamina elektros. Didėjant šviesos kiekiui, didėja ir ląstelės srovė. Tačiau esant tam tikram ryškumo lygiui, ląstelės išėjimas pasiekia ribą; už šio taško daugiau šviesos neduoda jokios papildomos srovės. Į saulės elementų specifikacijas įeina vardinė įtampa ir srovė, kuri yra elemento galia esant tiesioginei ryškiai saulei. Norint gauti kuo daugiau saulės elementų produkcijos, svarbu kuo greičiau nukreipti ją link saulės. Pavyzdžiui, saulės kolektorių montuotojas montuos skydą tokiu kampu, kuris sulaiko didžiąją dalį saulės spindulių. Kampas priklauso nuo to, kur esate žemėje: kuo toliau į šiaurę ar pietus esate nuo pusiaujo, tuo kampas yra statesnis. Kai kurie saulės energijos „ūkiai“ turi mechanizmo, kuris pasvirsta, plokštes, stebinčias saulės judėjimą danguje.
Spektras, bangos ilgis ir spalva
Matoma šviesa yra elektromagnetinio spektro dalis, energijos forma, kuri taip pat apima radijo bangas, ultravioletinius ir rentgeno spindulius. Matomoje šviesoje esančios vaivorykštės spalvos atspindi skirtingus bangos ilgius; pavyzdžiui, raudonos spalvos bangos ilgis yra apie 700 nanometrų arba milijardinės metro metrų, o 400 nanometrų yra violetinės spalvos bangos ilgis. Saulės ląstelės reaguoja į daugelį tų pačių bangos ilgių, kuriuos nustato žmogaus akis.
Saulės ar dirbtinė šviesa
Saulės elementai paprastai gerai veikia esant natūraliai saulės šviesai, nes dauguma saulės energiją naudojančių prietaisų naudojami lauke arba erdvėje. Kadangi dirbtiniai šviesos šaltiniai, tokie kaip kaitinamosios ir fluorescencinės lemputės, imituoja Saulės spektrą, saulės elementai taip pat gali veikti patalpose, maitindami mažus prietaisus, tokius kaip skaičiuotuvai ir laikrodžiai. Kiti dirbtiniai šaltiniai, tokie kaip lazeriai ir neoninės lempos, turi labai ribotus spalvų spektrus; saulės elementai gali neveikti taip efektyviai su savo šviesa.