Le rayonnement solaire dans les longueurs d'onde du rouge au violet projette une cellule solaire avec assez d'énergie pour créer de l'électricité. Mais les cellules solaires ne répondent pas à toutes les formes de lumière. Les longueurs d'onde dans le spectre infrarouge ont trop peu de l'énergie nécessaire pour bousculer les électrons dans le silicium de la cellule solaire, l'effet qui produit le courant électrique. Les longueurs d'onde ultraviolettes ont trop d'énergie. Ces longueurs d'onde créent simplement de la chaleur, ce qui peut réduire l'efficacité d'une cellule. Les cellules solaires ont besoin de certaines longueurs d'onde dans le spectre de la lumière pour générer des quantités utiles d'électricité.
Anatomie d'une cellule solaire
Une cellule solaire ou photovoltaïque est un sandwich à deux couches de silicium; une couche, appelée type N, contient des traces d'éléments tels que l'arsenic pour donner au matériau une charge électrique négative; la deuxième couche, appelée P-type, est liée à d'autres éléments qui donnent une charge positive. Électriquement, les deux côtés agissent comme les bornes d'une batterie; Lorsqu'il est connecté à un circuit, un courant électrique circule du côté positif, à travers les composants du circuit et vers le côté négatif de la cellule solaire. Certaines cellules solaires utilisent du silicium sous forme de cristaux; d'autres utilisent un silicium amorphe ou semblable à du verre. Le silicium cristallin tend à être plus efficace pour convertir la lumière mais coûte plus cher que le type amorphe.
Effet de la luminosité
La luminosité ou la luminosité est la quantité de lumière qui brille sur une cellule solaire. Dans l'obscurité totale, une cellule ne produit aucune électricité. À mesure que la quantité de lumière augmente, le courant de la cellule augmente également. À un certain niveau de luminosité, cependant, la sortie de la cellule atteint une limite; au-delà de ce point, plus de lumière ne donne aucun courant supplémentaire. Les spécifications d'une cellule solaire comprennent une tension nominale et un courant nominal qui est la sortie de la cellule sous un ensoleillement direct. Pour tirer le meilleur parti d'une cellule solaire, il est important de le faire face au soleil aussi directement que possible. Un installateur de panneaux solaires, par exemple, montera un panneau à un angle qui capte la plupart des rayons du soleil. L'angle dépend de l'endroit où vous vous trouvez sur la terre: plus vous êtes au nord ou au sud de l'équateur, plus l'angle est raide. Certaines "fermes" d'énergie solaire ont des panneaux sur un mécanisme qui s'incline, en suivant le mouvement quotidien du soleil dans le ciel.
Spectre, longueur d'onde et couleur
La lumière visible fait partie du spectre électromagnétique, forme d'énergie qui comprend également les ondes radio, les ultraviolets et les rayons X. Les couleurs de l'arc-en-ciel contenues dans la lumière visible représentent différentes longueurs d'onde; la longueur d'onde de la couleur rouge, par exemple, est d'environ 700 nanomètres, ou milliardièmes de mètre, et 400 nanomètres est la longueur d'onde du violet. Les cellules solaires répondent aux nombreuses longueurs d'onde détectées par l'œil humain.
Lumière solaire ou lumière artificielle
Les cellules solaires fonctionnent généralement bien avec la lumière naturelle du soleil, car la plupart des utilisations pour les appareils solaires sont extérieures ou dans l'espace. Parce que les sources artificielles de lumière telles que les ampoules incandescentes et fluorescentes imitent le spectre du soleil, les cellules solaires peuvent également travailler à l'intérieur, alimentant de petits appareils tels que les calculatrices et les montres. D'autres sources artificielles telles que les lasers et les lampes au néon ont des spectres de couleur très restreints; les cellules solaires peuvent ne pas fonctionner aussi efficacement avec leur lumière.
