Solstrålning i röda till violetta våglängder spränger en solcell med tillräckligt med energi för att skapa elektricitet. Men solceller svarar inte på alla former av ljus. Våglängderna i det infraröda spektrumet har för lite av den energi som behövs för att kasta elektroner lös i solcellens kisel, den effekt som producerar elektrisk ström. Ultravioletta våglängder har för mycket energi. Dessa våglängder skapar helt enkelt värme, vilket kan minska cellens effektivitet. Solceller kräver vissa våglängder i ljusspektret för att generera användbara mängder elektricitet.
Anatomi av en solcell
En solcell eller solcell är en tvåskiktssandwich av kisel; ett lager, kallat N-typ, innehåller spår av element som arsenik för att ge materialet en negativ elektrisk laddning; det andra skiktet, kallat P-typ, är snörat med andra element som ger en positiv laddning. Elektriskt fungerar de två sidorna som polerna på ett batteri; när den är ansluten till en krets, flyter en elektrisk ström från den positiva sidan, genom kretskomponenterna och till solcellens negativa sida. Vissa solceller använder kisel i kristallform; andra använder ett amorft eller glasliknande kisel. Kristallint kisel tenderar att vara mer effektivt vid omvandling av ljus men kostar mer än den amorfa typen.
Effekt av ljusstyrka
Ljusstyrka eller ljusstyrka är mängden ljus som lyser på en solcell. I totalt mörker producerar en cell ingen elektricitet. När mängden ljus ökar ökar cellens ström. Vid en viss ljusstyrka når dock cellens utgång en gräns; bortom denna punkt ger mer ljus ingen ytterligare ström. En solcells specifikationer inkluderar en nominell spänning och strömstyrka som är cellens uteffekt under direkt starkt solsken. För att få ut mesta möjliga från en solcell är det viktigt att möta den mot solen så direkt som möjligt. En solpanelinstallatör monterar till exempel en panel i en vinkel som fångar de flesta solstrålarna. Vinkeln beror på var du befinner dig på jorden: ju längre norr eller söder du är från ekvatorn desto brantare är vinkeln. Vissa solenergi "gårdar" har paneler på en mekanism som lutar och spårar solens dagliga rörelse på himlen.
Spektrum, våglängd och färg
Synligt ljus är en del av det elektromagnetiska spektrumet, en form av energi som också inkluderar radiovågor, ultraviolett och röntgenstrålning. Regnbågens färger i synligt ljus representerar olika våglängder; våglängden för färgen röd är till exempel cirka 700 nanometer, eller miljarddelar av en meter, och 400 nanometer är våglängden för violett. Solceller svarar på många av samma våglängder som detekteras av det mänskliga ögat.
Solljus eller artificiellt ljus
Solceller fungerar vanligtvis bra med naturligt solljus, eftersom de flesta användningsområden för soldrivna enheter är utomhus eller i rymden. Eftersom konstgjorda ljuskällor som glödlampor och lysrör efterliknar solens spektrum kan solceller också fungera inomhus och driva små enheter som räknare och klockor. Andra konstgjorda källor såsom lasrar och neonlampor har mycket begränsade färgspektrum; solceller kanske inte fungerar lika effektivt med sitt ljus.