Innehåll
Solstrålning i de röda till violetta våglängderna spränger en solcell med tillräckligt med energi för att skapa elektricitet. Men solceller svarar inte på alla former av ljus. Våglängder i det infraröda spektrumet har för lite av den energi som behövs för att spruta elektroner i solcellens kisel, effekten som ger elektrisk ström. Ultravioletta våglängder har för mycket energi. Dessa våglängder skapar helt enkelt värme, vilket kan minska cellens effektivitet. Solceller kräver vissa våglängder i ljusspektrumet för att generera användbara mängder el.
Anatomi av en solcell
En solcell eller fotovoltaisk cell är en tvålagers smörgås av kisel; ett skikt, kallad N-typ, innehåller spår av element såsom arsenik för att ge materialet en negativ elektrisk laddning; det andra lagret, kallad P-typ, snörs med andra element som ger en positiv laddning. Elektriskt fungerar de två sidorna som terminalerna 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.
Effekten 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 nuvarande ström. Vid en viss ljusstyrka når emellertid cellens utgång en gräns; utöver denna punkt ger mer ljus ingen ytterligare ström. En solcells specifikationer inkluderar en nominell spänning och strömklassificering som är cellens utgång under direkt starkt solsken. För att få mest utbyte från en solcell är det viktigt att vända mot solen så direkt som möjligt. En solpanelinstallatör, till exempel, kommer att montera en panel i en vinkel som fångar de flesta av solens strålar. Vinkeln beror på var du befinner dig på jorden: ju längre norr eller söder du är från ekvatorn, desto brantare vinkeln. Vissa solkrafts "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 röntgenstrålar. Regnbågens färger i synligt ljus representerar olika våglängder; våglängden för färgen röd är till exempel cirka 700 nanometer, eller miljarddels meter, och 400 nanometer är våglängden för violet. Solceller svarar på många av samma våglängder som upptäcks av det mänskliga ögat.
Solljus eller konstgjort ljus
Solceller fungerar generellt bra med naturligt solljus, eftersom de flesta användningsområden för solenergi är utomhus eller i rymden. Eftersom konstgjorda ljuskällor som glödlampor och lysrör liknar solens spektrum, kan solceller också arbeta inomhus och driva små enheter som miniräknare och klockor. Andra konstgjorda källor såsom lasrar och neonlampor har mycket begränsade färgspektra; solceller fungerar inte så effektivt med deras ljus.