赤から紫の波長の太陽放射は、電気を生成するのに十分なエネルギーで太陽電池を爆発させます。しかし、太陽電池はすべての形態の光に反応するわけではありません。赤外線スペクトルの波長は、太陽電池のシリコン内で電子を押し出すのに必要なエネルギーが少なすぎます。これは、電流を生成する効果です。紫外線波長はエネルギーが多すぎます。これらの波長は単に熱を発生させ、セルの効率を低下させる可能性があります。太陽電池は、有用な量の電気を生成するために、光スペクトルの特定の波長を必要とします。
太陽電池の構造
太陽電池、または光起電力セルは、シリコンの 2 層サンドイッチです。 N型と呼ばれる1つの層には、ヒ素などの微量の元素が含まれており、材料に負の電荷を与えます。 P 型と呼ばれる 2 番目の層には、正電荷を与える他の元素が混入されています。電気的には、2 つの側面がバッテリーの端子のように機能します。回路に接続すると、電流がプラス側から回路部品を通って太陽電池のマイナス側に流れます。一部の太陽電池は、結晶形のシリコンを使用しています。他のものは、アモルファスまたはガラスのようなシリコンを使用します。結晶シリコンは、光の変換効率が高い傾向にありますが、アモルファス タイプよりもコストがかかります。
明るさの効果
明るさまたは光度は、太陽電池を照らす光の量です。完全な暗闇では、セルは電気を生成しません。光の量が増えると、セルの電流も増えます。ただし、特定の明るさのレベルでは、セルの出力は限界に達します。この点を超えると、光が増えても追加の電流は発生しません。太陽電池の仕様には、直射日光下でのセルの出力である公称電圧および定格電流が含まれます。太陽電池から最大限の出力を得るには、できるだけ太陽に向けることが重要です。たとえば、ソーラー パネルの設置者は、ほとんどの太陽光線を捉える角度でパネルを取り付けます。角度は、地球上のどこにいるかによって異なります。赤道から北または南に離れるほど、角度は急になります。一部の太陽光発電「農場」には、天空での太陽の日々の動きを追跡する傾斜機構のパネルがあります。
スペクトル、波長、色
可視光は電磁スペクトルの一部であり、電波、紫外線、X 線も含むエネルギーの一形態です。可視光に含まれる虹の色は、さまざまな波長を表しています。たとえば、赤色の波長は約 700 ナノメートル、つまり 10 億分の 1 メートルであり、400 ナノメートルは紫の波長です。太陽電池は、人間の目で検出される同じ波長の多くに反応します。
太陽光または人工光
太陽光発電デバイスのほとんどの用途は屋外または宇宙であるため、太陽電池は通常、自然太陽光でうまく機能します。白熱電球や蛍光灯などの人工光源は太陽のスペクトルを模倣するため、太陽電池は屋内でも機能し、電卓や時計などの小型デバイスに電力を供給します。レーザーやネオンランプなどの他の人工光源の色スペクトルは非常に限られています。太陽電池は、その光では効果的に機能しない可能性があります。
