Radiațiile solare din lungimile de undă de la roșu la violet explodează o celulă solară cu suficientă energie pentru a crea electricitate. Dar celulele solare nu răspund la toate formele de lumină. Lungimile de undă din spectrul infraroșu au prea puțină energie necesară pentru a împinge electronii în siliciul celulei solare, efectul care produce curent electric. Lungimile de undă ultraviolete au prea multă energie. Aceste lungimi de undă creează pur și simplu căldură, ceea ce poate reduce eficiența unei celule. Celulele solare necesită anumite lungimi de undă în spectrul luminii pentru a genera cantități utile de electricitate.
Anatomia unei celule solare
O celulă solară sau fotovoltaică este un sandwich cu două straturi de siliciu; un strat, numit tip N, conține urme de elemente precum arsenic pentru a da materialului o sarcină electrică negativă; al doilea strat, numit tip P, este legat de alte elemente care dau o sarcină pozitivă. Electric, cele două părți acționează ca bornele unei baterii; atunci când este conectat la un circuit, un curent electric curge din partea pozitivă, prin componentele circuitului și în partea negativă a celulei solare. Unele celule solare folosesc siliciu sub formă de cristal; alții folosesc un siliciu amorf sau asemănător sticlei. Siliciul cristalin tinde să fie mai eficient la conversia luminii, dar costă mai mult decât tipul amorf.
Efectul luminozității
Luminozitatea sau luminozitatea este cantitatea de lumină care strălucește pe o celulă solară. În întuneric total, o celulă nu produce electricitate. Pe măsură ce crește cantitatea de lumină, crește și curentul celulei. Cu toate acestea, la un anumit nivel de luminozitate, ieșirea celulei atinge o limită; dincolo de acest punct, mai multă lumină nu dă curent suplimentar. Specificațiile unei celule solare includ o tensiune nominală și un curent nominal, care este ieșirea celulei sub lumina directă a soarelui. Pentru a obține cea mai mare ieșire dintr-o celulă solară, este important să o îndreptați către soare cât mai direct posibil. Un instalator de panouri solare, de exemplu, va monta un panou într-un unghi care prinde majoritatea razelor solare. Unghiul depinde de locul în care vă aflați pe pământ: cu cât vă aflați mai la nord sau la sud de ecuator, cu atât unghiul este mai abrupt. Unele „ferme” de energie solară au panouri pe un mecanism care se înclină, urmărind mișcarea zilnică a soarelui pe cer.
Spectru, lungime de undă și culoare
Lumina vizibilă face parte din spectrul electromagnetic, o formă de energie care include și unde radio, ultraviolete și raze X. Culorile curcubeului conținute în lumina vizibilă reprezintă diferite lungimi de undă; lungimea de undă a culorii roșii, de exemplu, este de aproximativ 700 nanometri, sau miliardimi de metru, iar 400 nanometri este lungimea de undă a violetului. Celulele solare răspund la multe dintre aceleași lungimi de undă detectate de ochiul uman.
Lumina soarelui sau Lumina artificiala
Celulele solare, în general, funcționează bine cu lumina soarelui naturală, deoarece majoritatea utilizărilor pentru dispozitivele alimentate cu energie solară sunt în aer liber sau în spațiu. Deoarece sursele artificiale de lumină, cum ar fi becurile incandescente și fluorescente, imită spectrul Soarelui, celulele solare pot funcționa și în interior, alimentând dispozitive mici, cum ar fi calculatoare și ceasuri. Alte surse artificiale, cum ar fi lasere și lămpi de neon, au spectre de culoare foarte restrânse; este posibil ca celulele solare să nu funcționeze la fel de eficient cu lumina lor.
