Promieniowanie słoneczne o długości fali od czerwonej do fioletowej rozsadza ogniwo słoneczne z wystarczającą energią do wytworzenia elektryczności. Ale ogniwa słoneczne nie reagują na wszystkie formy światła. Długości fal w widmie podczerwonym mają zbyt mało energii potrzebnej do wypychania elektronów w krzemie ogniwa słonecznego, co powoduje wytwarzanie prądu elektrycznego. Fale ultrafioletowe mają za dużo energii. Te długości fal po prostu wytwarzają ciepło, które może zmniejszyć wydajność ogniwa. Ogniwa słoneczne wymagają określonych długości fal w widmie światła, aby generować użyteczne ilości energii elektrycznej.
Anatomia ogniwa słonecznego
Ogniwo słoneczne lub fotowoltaiczne to dwuwarstwowa kanapka z krzemu; jedna warstwa, zwana typu N, zawiera śladowe ilości pierwiastków takich jak arsen, aby nadać materiałowi ujemny ładunek elektryczny; druga warstwa, zwana typem P, jest spleciona z innymi elementami, które dają ładunek dodatni. Pod względem elektrycznym obie strony działają jak końcówki baterii; po podłączeniu do obwodu prąd elektryczny płynie od strony dodatniej, przez elementy obwodu i na ujemną stronę ogniwa słonecznego. Niektóre ogniwa słoneczne wykorzystują krzem w postaci krystalicznej; inni używają amorficznego lub podobnego do szkła krzemu. Krzem krystaliczny jest bardziej wydajny w przetwarzaniu światła, ale kosztuje więcej niż typ amorficzny.
Efekt jasności
Jasność lub jasność to ilość światła, która świeci na ogniwo słoneczne. W całkowitej ciemności ogniwo nie wytwarza prądu. Wraz ze wzrostem ilości światła zwiększa się prąd ogniwa. Jednak przy pewnym poziomie jasności moc ogniwa osiąga granicę; poza tym punktem więcej światła nie daje dodatkowego prądu. Specyfikacje ogniwa słonecznego obejmują nominalne napięcie i prąd znamionowy, który jest mocą wyjściową ogniwa w bezpośrednim, jasnym świetle słonecznym. Aby uzyskać jak najwięcej mocy ogniwa słonecznego, ważne jest, aby skierować je w stronę słońca tak bezpośrednio, jak to możliwe. Na przykład instalator paneli słonecznych zamontuje panel pod kątem, który przechwytuje większość promieni słonecznych. Kąt zależy od tego, gdzie się znajdujesz na ziemi: im dalej na północ lub południe od równika, tym bardziej stromy kąt. Niektóre „farmy” energii słonecznej mają panele na mechanizmie, który przechyla się, śledząc codzienny ruch słońca na niebie.
Widmo, długość fali i kolor
Światło widzialne jest częścią widma elektromagnetycznego, formy energii, która obejmuje również fale radiowe, ultrafiolet i promieniowanie rentgenowskie. Kolory tęczy zawarte w świetle widzialnym reprezentują różne długości fal; Na przykład długość fali koloru czerwonego wynosi około 700 nanometrów, czyli miliardowych części metra, a 400 nanometrów to długość fali fioletu. Ogniwa słoneczne reagują na wiele takich samych długości fal wykrywanych przez ludzkie oko.
Światło słoneczne lub sztuczne światło
Ogniwa słoneczne ogólnie dobrze współpracują z naturalnym światłem słonecznym, ponieważ większość zastosowań urządzeń zasilanych energią słoneczną odbywa się na zewnątrz lub w kosmosie. Ponieważ sztuczne źródła światła, takie jak żarówki i żarówki fluorescencyjne, naśladują widmo Słońca, ogniwa słoneczne mogą również pracować w pomieszczeniach, zasilając małe urządzenia, takie jak kalkulatory i zegarki. Inne sztuczne źródła, takie jak lasery i lampy neonowe, mają bardzo ograniczone spektrum kolorów; ogniwa słoneczne mogą nie działać tak skutecznie z ich światłem.