Saules starojums sarkanā vai violetā viļņu garumā uzspridzina saules bateriju ar pietiekami daudz enerģijas, lai radītu elektrību. Bet saules baterijas nereaģē uz visām gaismas formām. Infrasarkanā spektra viļņu garumos ir pārāk maz enerģijas, kas vajadzīga, lai saules baterijas silīcijā izlaistu elektronus, kas rada elektrisko strāvu. Ultravioletajiem viļņu garumiem ir pārāk daudz enerģijas. Šie viļņu garumi vienkārši rada siltumu, kas var samazināt šūnas efektivitāti. Saules baterijām ir vajadzīgi noteikti viļņu garumi gaismas spektrā, lai radītu lietderīgu elektroenerģijas daudzumu.
Saules šūnas anatomija
Saules jeb fotoelementu šūna ir divslāņu silīcija sviestmaize; viens slānis, ko sauc par N-veida, satur tādu elementu pēdas kā arsēns, lai materiālam piešķirtu negatīvu elektrisko lādiņu; otrais slānis, ko dēvē par P tipa, ir šņorēts ar citiem elementiem, kas dod pozitīvu lādiņu. Elektriski abas puses darbojas kā akumulatora spailes; savienojot ar ķēdi, elektriskā strāva plūst no pozitīvās puses, caur ķēdes komponentiem un uz saules elementa negatīvo pusi. Dažas saules baterijas izmanto silīciju kristāla formā; citi izmanto amorfu vai stiklam līdzīgu silīciju. Kristāliskajam silīcijam ir tendence efektīvāk pārveidot gaismu, bet tas maksā vairāk nekā amorfais.
Spilgtuma efekts
Spilgtums vai spilgtums ir gaismas daudzums, kas spīd uz saules šūnas. Pilnīgā tumsā šūna nerada elektrību. Palielinoties gaismas daudzumam, palielinās arī šūnas strāva. Tomēr noteiktā spilgtuma līmenī šūnas izlaide sasniedz robežu; pārsniedzot šo punktu, vairāk gaismas nedod papildu strāvu. Saules elementu specifikācijās ir iekļauts nominālais spriegums un strāvas stiprums, kas ir elementa jauda tiešā spožā saulē. Lai iegūtu vislielāko enerģijas daudzumu no saules baterijas, ir svarīgi to vērst pret sauli pēc iespējas tiešāk. Piemēram, saules paneļu uzstādītājs uzstādīs paneli leņķī, kas uztver lielāko daļu saules staru. Leņķis ir atkarīgs no tā, kur atrodaties uz zemes: jo tālāk uz ziemeļiem vai dienvidiem atrodaties no ekvatora, jo stāvāks leņķis. Dažās saules enerģijas "saimniecībās" ir paneļi uz mehānisma, kas sasveras, sekojot saules ikdienas kustībai debesīs.
Spektrs, viļņa garums un krāsa
Redzamā gaisma ir daļa no elektromagnētiskā spektra, enerģijas veida, kurā ietilpst arī radioviļņi, ultravioletie un rentgena stari. Varavīksnes krāsas, kas atrodas redzamajā gaismā, attēlo dažādus viļņu garumus; sarkanās krāsas viļņa garums, piemēram, ir aptuveni 700 nanometri jeb metra miljardās daļas, un 400 nanometri ir vijolītes viļņa garums. Saules šūnas reaģē uz daudziem vienādiem viļņu garumiem, ko atklāj cilvēka acs.
Saules gaisma vai mākslīgā gaisma
Saules elementi parasti labi darbojas ar dabisku saules gaismu, jo lielāko daļu saules enerģijas darbināmu ierīču izmanto ārpus telpām vai kosmosā. Tā kā mākslīgie gaismas avoti, piemēram, kvēlspuldzes un dienasgaismas spuldzes, atdarina Saules spektru, saules baterijas var darboties arī telpās, darbinot mazas ierīces, piemēram, kalkulatorus un pulksteņus. Citiem mākslīgiem avotiem, piemēram, lāzeriem un neona lampām, ir ļoti ierobežoti krāsu spektri; saules baterijas var nedarboties tik efektīvi ar savu gaismu.