Солнечное излучение в диапазоне длин волн от красного до фиолетового взрывает солнечный элемент с энергией, достаточной для создания электричества. Но солнечные элементы не реагируют на все формы света. Длины волн в инфракрасном спектре имеют слишком мало энергии, необходимой для выталкивания электронов в кремнии солнечного элемента, что приводит к возникновению электрического тока. Ультрафиолетовые волны имеют слишком много энергии. Эти длины волн просто создают тепло, которое может снизить эффективность клетки. Солнечные элементы требуют определенных длин волн в световом спектре для выработки полезного количества электричества.
Анатомия солнечного элемента
Солнечный или фотоэлектрический элемент представляет собой двухслойный кремний; один слой, называемый N-типом, содержит следы элементов, таких как мышьяк, которые придают материалу отрицательный электрический заряд; второй слой, называемый P-типом, пронизан другими элементами, которые дают положительный заряд. Электрически две стороны действуют как клеммы батареи; при подключении к цепи электрический ток течет с положительной стороны через компоненты схемы и к отрицательной стороне солнечного элемента. Некоторые солнечные элементы используют кремний в кристаллической форме; другие используют аморфный или стекловидный кремний. Кристаллический кремний, как правило, более эффективен при преобразовании света, но стоит дороже, чем аморфный кремний.
Эффект яркости
Яркость или светимость - это количество света, падающего на солнечный элемент. В полной темноте клетка не производит электричества. По мере увеличения количества света увеличивается и ток клетки. Однако при определенном уровне яркости мощность ячейки достигает предела; за пределами этой точки больше света не дает дополнительного тока. Технические характеристики солнечного элемента включают номинальное напряжение и номинальный ток, которые являются выходными для элемента при прямом ярком солнечном свете. Чтобы получить максимальную отдачу от солнечного элемента, важно направлять его как можно ближе к солнцу. Например, установщик солнечных панелей установит панель под углом, который улавливает большую часть солнечных лучей. Угол зависит от того, где вы находитесь на Земле: чем дальше на север или юг от экватора, тем круче угол. Некоторые солнечные энергетические "фермы" имеют панели на механизме, который наклоняется, отслеживая ежедневное движение солнца в небе.
Спектр, длина волны и цвет
Видимый свет является частью электромагнитного спектра, формы энергии, которая также включает радиоволны, ультрафиолет и рентгеновские лучи. Цвета радуги в видимом свете представляют разные длины волн; Например, длина волны красного цвета составляет около 700 нанометров, или миллиардных долей метра, а длина волны фиолетового цвета - 400 нанометров. Солнечные элементы реагируют на многие волны тех же длин, что и человеческий глаз.
Солнечный или искусственный свет
Солнечные элементы обычно хорошо работают с естественным солнечным светом, поскольку большинство устройств на солнечной энергии используются на открытом воздухе или в космосе. Поскольку искусственные источники света, такие как лампы накаливания и люминесцентные лампы, имитируют спектр Солнца, солнечные элементы также могут работать в помещениях, питая небольшие устройства, такие как калькуляторы и часы. Другие искусственные источники, такие как лазеры и неоновые лампы, имеют очень ограниченный цветовой спектр; солнечные элементы могут не так эффективно работать с их светом.
