Τι είδους φως χρειάζεται ένα ηλιακό στοιχείο;

Η ηλιακή ακτινοβολία σε μήκη κύματος κόκκινου έως ιώδους εκτοξεύει ένα ηλιακό κύτταρο με αρκετή ενέργεια για να δημιουργήσει ηλεκτρισμό. Όμως τα ηλιακά κύτταρα δεν ανταποκρίνονται σε όλες τις μορφές φωτός. Τα μήκη κύματος στο υπέρυθρο φάσμα έχουν πολύ λίγη ενέργεια που απαιτείται για να σπρώξουν ηλεκτρόνια που χαλαρώνουν στο πυρίτιο του ηλιακού κυττάρου, το φαινόμενο που παράγει ηλεκτρικό ρεύμα. Τα υπεριώδη μήκη κύματος έχουν υπερβολική ενέργεια. Αυτά τα μήκη κύματος απλώς δημιουργούν θερμότητα, η οποία μπορεί να μειώσει την απόδοση ενός κυττάρου. Οι ηλιακές κυψέλες απαιτούν συγκεκριμένα μήκη κύματος στο φάσμα φωτός για να παράγουν χρήσιμες ποσότητες ηλεκτρικής ενέργειας.

Anatomy of a Solar Cell

Ένα ηλιακό ή φωτοβολταϊκό στοιχείο είναι ένα σάντουιτς δύο στρωμάτων από πυρίτιο. ένα στρώμα, που ονομάζεται N-τύπου, περιέχει ίχνη στοιχείων όπως το αρσενικό για να δώσει στο υλικό αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο. το δεύτερο στρώμα, που ονομάζεται P-type, είναι δεμένο με άλλα στοιχεία που δίνουν θετικό φορτίο. Ηλεκτρικά, οι δύο πλευρές λειτουργούν σαν τους ακροδέκτες μιας μπαταρίας. όταν συνδέεται σε ένα κύκλωμα, ένα ηλεκτρικό ρεύμα ρέει από τη θετική πλευρά, μέσω των στοιχείων του κυκλώματος και προς την αρνητική πλευρά του ηλιακού στοιχείου. Ορισμένα ηλιακά κύτταρα χρησιμοποιούν πυρίτιο σε κρυσταλλική μορφή. άλλοι χρησιμοποιούν άμορφο πυρίτιο ή σαν γυαλί. Το κρυσταλλικό πυρίτιο τείνει να είναι πιο αποτελεσματικό στη μετατροπή του φωτός, αλλά κοστίζει περισσότερο από τον άμορφο τύπο.

Επίδραση φωτεινότητας

Η φωτεινότητα ή η φωτεινότητα είναι η ποσότητα φωτός που λάμπει σε ένα ηλιακό κύτταρο. Στο απόλυτο σκοτάδι, ένα κύτταρο δεν παράγει ηλεκτρισμό. Καθώς αυξάνεται η ποσότητα φωτός, αυξάνεται και το ρεύμα της κυψέλης. Σε ένα ορισμένο επίπεδο φωτεινότητας, ωστόσο, η έξοδος της κυψέλης φτάνει σε ένα όριο. πέρα από αυτό το σημείο, περισσότερο φως δεν δίνει επιπλέον ρεύμα. Οι προδιαγραφές ενός ηλιακού στοιχείου περιλαμβάνουν μια ονομαστική ονομαστική τάση και ρεύμα που είναι η έξοδος της κυψέλης κάτω από άμεση έντονη ηλιοφάνεια. Για να έχετε τη μέγιστη απόδοση από ένα ηλιακό κύτταρο, είναι σημαντικό να το κοιτάτε προς τον ήλιο όσο το δυνατόν πιο άμεσα. Ένας εγκαταστάτης ηλιακών πάνελ, για παράδειγμα, θα τοποθετήσει ένα πάνελ σε γωνία που συλλαμβάνει τις περισσότερες από τις ακτίνες του ήλιου. Η γωνία εξαρτάται από το πού βρίσκεστε στη γη:όσο πιο βόρεια ή νότια βρίσκεστε από τον ισημερινό, τόσο πιο απότομη είναι η γωνία. Ορισμένα "φάρμες" ηλιακής ενέργειας έχουν πάνελ σε έναν μηχανισμό που γέρνει, παρακολουθώντας την καθημερινή κίνηση του ήλιου στον ουρανό.

Φάσμα, μήκος κύματος και χρώμα

Το ορατό φως είναι μέρος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, μια μορφή ενέργειας που περιλαμβάνει επίσης ραδιοκύματα, υπεριώδεις και ακτίνες Χ. Τα χρώματα του ουράνιου τόξου που περιέχονται στο ορατό φως αντιπροσωπεύουν διαφορετικά μήκη κύματος. το μήκος κύματος του κόκκινου χρώματος, για παράδειγμα, είναι περίπου 700 νανόμετρα, ή δισεκατομμυριοστά του μέτρου, και 400 νανόμετρα είναι το μήκος κύματος για το βιολετί. Τα ηλιακά κύτταρα ανταποκρίνονται σε πολλά από τα ίδια μήκη κύματος που ανιχνεύονται από το ανθρώπινο μάτι.

Ηλιακό φως ή τεχνητό φως

Οι ηλιακές κυψέλες γενικά λειτουργούν καλά με το φυσικό φως του ήλιου, καθώς οι περισσότερες χρήσεις για συσκευές με ηλιακή ενέργεια είναι σε εξωτερικούς χώρους ή στο διάστημα. Επειδή οι τεχνητές πηγές φωτός όπως οι λαμπτήρες πυρακτώσεως και οι λαμπτήρες φθορισμού μιμούνται το φάσμα του Ήλιου, τα ηλιακά κύτταρα μπορούν επίσης να λειτουργήσουν σε εσωτερικούς χώρους, τροφοδοτώντας μικρές συσκευές όπως αριθμομηχανές και ρολόγια. Άλλες τεχνητές πηγές όπως τα λέιζερ και οι λαμπτήρες νέον έχουν πολύ περιορισμένα χρωματικά φάσματα. Τα ηλιακά κύτταρα ενδέχεται να μην λειτουργούν τόσο αποτελεσματικά με το φως τους.