Сонячне випромінювання від червоних до фіолетових довжин хвиль вибухає сонячний елемент з достатньою кількістю енергії для створення електрики. Але сонячні елементи не реагують на всі форми світла. Довжини хвиль в інфрачервоному спектрі мають занадто мало енергії, необхідної для поштовху електронів, що втрачаються в кремнії сонячної батареї, ефект, який виробляє електричний струм. Ультрафіолетові довжини хвиль мають занадто багато енергії. Ці довжини хвиль просто створюють тепло, що може знизити ефективність клітини. Сонячним елементам потрібні певні довжини хвиль в світловому спектрі, щоб виробляти корисну кількість електроенергії.
Анатомія сонячної батареї
Сонячна, або фотоелектрична, комірка - це двошаровий сендвіч з кремнію; один шар, який називається N-типом, містить сліди таких елементів, як миш'як, щоб надати матеріалу негативний електричний заряд; другий шар, званий Р-типом, прошитий іншими елементами, що дають позитивний заряд. В електричному плані обидві сторони діють як клеми акумулятора; при підключенні до ланцюга електричний струм протікає з позитивної сторони, через компоненти схеми та на негативну сторону сонячної батареї. Деякі сонячні елементи використовують кремній у кристалічній формі; інші використовують аморфний або схожий на скло кремній. Кристалічний кремній, як правило, є більш ефективним при перетворенні світла, але коштує дорожче, ніж аморфний тип.
Ефект яскравості
Яскравість або світність - це кількість світла, яке сяє на сонячній батареї. У повній темряві клітина не виробляє електрики. Зі збільшенням кількості світла збільшується і струм клітини. Однак на певному рівні яскравості вихід клітини досягає межі; після цієї точки більше світла не дає додаткового струму. Технічні характеристики сонячної батареї включають номінальну напругу та номінальний струм, що є вихідною потужністю елемента під прямим яскравим сонячним промінням. Щоб отримати максимальну віддачу від сонячної батареї, важливо максимально безпосередньо спрямовувати її до сонця. Наприклад, установник сонячних панелей встановить панель під кутом, який вловлює більшу частину сонячних променів. Кут залежить від того, де ви знаходитесь на землі: чим далі на північ чи південь від екватора, тим кут крутіший. Деякі сонячні "ферми" мають панелі на механізмі, який нахиляється, відстежуючи щоденний рух сонця в небі.
Спектр, довжина хвилі та колір
Видиме світло є частиною електромагнітного спектра, форми енергії, яка також включає радіохвилі, ультрафіолет та рентген. Кольори веселки, що містяться у видимому світлі, представляють різну довжину хвилі; наприклад, довжина хвилі червоного кольору становить близько 700 нанометрів, або мільярдні частки метра, а 400 нанометрів - це довжина хвилі для фіолетового. Сонячні клітини реагують на багато однакових довжин хвиль, виявлених людським оком.
Сонячне світло або штучне світло
Сонячні батареї, як правило, добре працюють з природним сонячним світлом, оскільки більшість видів використання приладів, що працюють на сонячних батареях, є на відкритому повітрі або в космосі. Оскільки штучні джерела світла, такі як лампи розжарювання та флуоресцентні лампи, імітують спектр Сонця, сонячні елементи також можуть працювати в приміщенні, живлячи невеликі пристрої, такі як калькулятори та годинники. Інші штучні джерела, такі як лазери та неонові лампи, мають дуже обмежені кольорові спектри; сонячні елементи можуть працювати не так ефективно зі своїм світлом.