Zawartość
- Anatomia ogniwa słonecznego
- Efekt jasności
- Spektrum, długość fali i kolor
- Światło słoneczne lub sztuczne światło
Promieniowanie słoneczne o długości fali od czerwonej do fioletowej wysadza ogniwo słoneczne w energię wystarczającą do wytworzenia elektryczności. Ale ogniwa słoneczne nie reagują na wszystkie formy światła. Długości fal w widmie podczerwieni mają zbyt mało energii potrzebnej do przepychania elektronów w krzemie ogniwa słonecznego, co powoduje wytwarzanie prądu elektrycznego. Długości fal ultrafioletowych mają zbyt dużo energii. Te długości fal po prostu wytwarzają ciepło, co może zmniejszyć wydajność ogniwa. Ogniwa słoneczne wymagają określonych długości fal w widmie światła do wytworzenia użytecznych ilości energii elektrycznej.
Anatomia ogniwa słonecznego
Ogniwo słoneczne lub fotowoltaiczne jest dwuwarstwową warstwą krzemu; jedna warstwa, zwana typem N, zawiera śladowe ilości pierwiastków, takich jak arsen, aby nadać materiałowi ujemny ładunek elektryczny; druga warstwa, zwana typem P, jest spleciona z innymi elementami, które dają ładunek dodatni. Elektrycznie obie strony działają jak zaciski akumulatora; po podłączeniu do obwodu prąd elektryczny płynie od strony dodatniej, przez elementy obwodu i do ujemnej strony ogniwa słonecznego. Niektóre ogniwa słoneczne wykorzystują krzem w postaci krystalicznej; inni używają amorficznego lub szklanego krzemu. Krzem krystaliczny jest zwykle bardziej wydajny w przetwarzaniu światła, ale kosztuje więcej niż typ amorficzny.
Efekt jasności
Jasność lub jasność to ilość światła padającego na ogniwo słoneczne. W całkowitej ciemności ogniwo nie wytwarza elektryczności. Wraz ze wzrostem ilości światła rośnie prąd komórki. Jednak przy pewnym poziomie jasności moc wyjściowa komórki osiąga limit; poza tym punktem więcej światła nie daje dodatkowego prądu. Specyfikacje ogniwa słonecznego obejmują znamionowe napięcie i prąd znamionowy, który jest wyjściem ogniwa w bezpośrednim jasnym świetle słonecznym. Aby uzyskać jak największą moc z ogniwa słonecznego, ważne jest, aby skierować go w stronę słońca tak bezpośrednio, jak to możliwe. Na przykład instalator paneli słonecznych zamontuje panel pod kątem, który wychwytuje większość promieni słonecznych. Kąt zależy od tego, gdzie się znajdujesz na ziemi: im dalej na północ lub południe jesteś od równika, tym bardziej stromy jest kąt. Niektóre „farmy” energii słonecznej mają panele na mechanizmie, który przechyla się, śledząc codzienny ruch słońca na niebie.
Spektrum, długość fali i kolor
Światło widzialne jest częścią spektrum elektromagnetycznego, formy energii, która obejmuje również fale radiowe, ultrafiolet i promieniowanie rentgenowskie. Kolory tęczy zawarte w świetle widzialnym reprezentują różne długości fal; długość fali koloru czerwonego, na przykład, wynosi około 700 nanometrów, czyli miliardowych części metra, a 400 nanometrów to długość fali fioletu. Ogniwa słoneczne reagują na wiele takich samych długości fal wykrytych przez ludzkie oko.
Światło słoneczne lub sztuczne światło
Ogniwa słoneczne na ogół działają dobrze przy naturalnym świetle słonecznym, ponieważ większość zastosowań urządzeń zasilanych energią słoneczną odbywa się na zewnątrz lub w kosmosie. Ponieważ sztuczne źródła światła, takie jak żarówki i świetlówki, naśladują widmo Słońca, ogniwa słoneczne mogą również pracować w pomieszczeniach, zasilając małe urządzenia, takie jak kalkulatory i zegarki. Inne sztuczne źródła, takie jak lasery i lampy neonowe, mają bardzo ograniczone spektrum kolorów; ogniwa słoneczne mogą nie działać tak skutecznie ze swoim światłem.