Sadržaj
Sunčevo zračenje u crvenoj do ljubičastoj valnoj duljini raznese solarnu ćeliju s dovoljno energije za stvaranje električne energije. Ali solarne ćelije ne reagiraju na sve oblike svjetlosti. Valne duljine u infracrvenom spektru imaju premalo energije potrebne za sprečavanje gubitka elektrona u siliciju solarne ćelije, efekt koji proizvodi električnu struju. Ultraljubičaste valne duljine imaju previše energije. Ove valne duljine jednostavno stvaraju toplinu, što može smanjiti učinkovitost stanice. Solarnim ćelijama potrebne su određene valne duljine u spektru svjetla za stvaranje korisnih količina električne energije.
Anatomija solarne ćelije
Solarna ili fotonaponska ćelija je dvoslojni sendvič od silicija; jedan sloj, nazvan N-tip, sadrži tragove elemenata poput arsena koji materijalu daju negativan električni naboj; drugi sloj, zvan P-tip, obložen je drugim elementima koji daju pozitivan naboj. Električno, dvije strane djeluju poput terminala baterije; kada je spojen na krug, električna struja teče s pozitivne strane, kroz komponente kruga i na negativnu stranu solarne ćelije. Neke solarne ćelije koriste silicij u kristalnom obliku; drugi koriste amorfni, ili stakleni silikon. Kristalni silicij obično je učinkovitiji pri pretvaranju svjetlosti, ali košta više od amorfnog tipa.
Učinak svjetline
Svjetlina ili svjetlina je količina svjetlosti koja svijetli na solarnoj ćeliji. U potpunom mraku, stanica ne proizvodi električnu energiju. Kako se količina svjetlosti povećava, tako se povećava i struja ćelije. Na određenoj razini svjetline, međutim, izlaz ćelije doseže granicu; izvan ove točke više svjetla ne daje dodatnu struju. Specifikacije solarne ćelije uključuju nazivni napon i struju koji su izlazi ćelije pod izravnim svijetlim sunčevim zrakama. Da biste iz solarne ćelije dobili najviše izlaza, važno je okrenuti je suncu što je moguće direktnije. Primjerice, instalater solarne ploče montirat će ploču pod kutom koji hvata većinu sunčevih zraka. Kut ovisi o mjestu na kojem se nalazite na zemlji: što je sjevernije ili južnije od ekvatora, to je kut strmiji. Neke „farme“ solarne energije imaju ploče na mehanizmu koji se naginje, prateći svakodnevno kretanje sunca na nebu.
Spektar, valna duljina i boja
Vidljiva svjetlost dio je elektromagnetskog spektra, oblika energije koji također uključuje radio valove, ultraljubičasto i rendgensko zračenje. Boje duge sadržane u vidljivoj svjetlosti predstavljaju različite valne duljine; valna duljina crvene boje je, na primjer, oko 700 nanometara, odnosno milijardu metara metra, a 400 nanometara je valna duljina za ljubičastu. Solarne stanice reagiraju na mnoge iste valne duljine koje je otkrilo ljudsko oko.
Sunčeva ili umjetna svjetlost
Solarne ćelije općenito dobro rade s prirodnom sunčevom svjetlošću, jer se većina uređaja za solarne uređaje koristi na otvorenom ili u prostoru. Budući da umjetni izvori svjetlosti poput žarulja i fluorescentne žarulje oponašaju Sunčev spektar, solarne ćelije mogu raditi i u zatvorenom, napajajući male uređaje, poput kalkulatora i satova. Ostali umjetni izvori poput lasera i neonskih svjetiljki imaju vrlo ograničen spektar boja; solarne ćelije možda neće djelovati tako učinkovito sa svojom svjetlošću.