Solceller fungerer basert på egenskapene til halvledermaterialer . Silisium og andre halvledermaterialer har svært stabile atom obligasjoner uten frie elektroner . Ingeniører gjengi disse forbindelser urene ved doping dem med kjente mengder av andre elementer . Disse urenheter skaper områder av materiale med ekstra elektroner , kalt n-type materiale , og regioner med elektron- hull , kalt p-type materiale. Når disse to materialer er satt sammen, en grense område som kalles en pn-overgang former. Den pn-overgang holder ladningsbærere fra å bevege seg over til den andre materiale. Når en tilstrekkelig mengde av ekstern strøm brukes på krysset , men begynner halvledere å lede strøm . I en solcelle , fotoner fra lyset opphisse partiklene i PN krysset , slik at en strøm til å flyte over cellen .
Wavelength -og energi
Ikke alle lys har samme mengde energi . Energien av fotoner blir målt i elektronvolt eller eV, som er mengden av energi som en elektron har når bevegelige i et elektrisk felt av en volt . For å generere en strøm i en silisiumbasertsol- celle, må et foton har minst 1,12 eV av energi. Denne energien vil opphisse et elektron i silisium atom , skape flere ladninger i halvledere . Fotoner fra en høyere energi- tilstand enn 1,12 eV vil eksitere elektroner , men resten av energien vil varme solcellen . Likeledes vil fotoner med mindre enn 1,12 eV av energi bare varme i cellen. Bølgelengden av lys som har den ideelle energi er i det infrarøde spektrum. Lengre bølgelengder av lys ikke har nok energi til å eksitere silisium elektroner .
Lyspærer Vs . Sollys
Både solen og lyspærer avgir fotoner med nok energi til å lage strøm i en solcelle . Temperaturen både på søn -og glødelamper er direkte relatert til dens sendeeffekt ved forskjellige bølgelengder. Solen , på nesten 6000 kelvin ( ca. 10 340 grader Fahrenheit ) , avgir det meste av sin makt i det synlige lysspekteret . Den gjennomsnittlige lyset som når jordens atmosfære fra solen har en effekt på ca 1360 watt per kvadratmeter . I motsetning til dette er de fleste glødelamper sende ut lys av størrelsesorden 40 til 100 watt. Filamenter av glødepærer utstråle på rundt 3000 kelvin (ca. 4940 grader Fahrenheit) og også avgir det meste av sin makt i det synlige lysspekteret . Forskjellen i effekt betyr at det er færre fotoner som sendes ut av en lyspære enn det som er tilgjengelig i sollys .
Ulemper med å bruke gløde
I tillegg til den drastiske makt forskjeller mellom sollys og glødelamper , glødelamper også bruker strøm til å bruke . Med mindre pæren blir allerede brukt til noe annet - rombelysning , for eksempel - å lade en solcellebatterimed ville det være svært ineffektive . Hvis du skulle bruke ei lyspære til å drive samme solcelle som det trekker strøm , vil kretsen til slutt mister den strømmen den trenger for å fungere .