A luz consiste em partículas de energia chamadas fótons. A energia de um fóton é medida em elétron volts ou eV. Um eV é equivalente à energia obtida por um elétron quando acelera através de uma diferença de potencial de um volt. Os elétrons nos átomos de uma célula solar precisam de uma quantidade específica de energia dos fótons para serem propelidos no circuito de um sistema de energia solar.
Relação entre energia e comprimento de onda
O relacionamento entre a energia de um fóton e o comprimento de onda da luz é inversa; À medida que o comprimento de onda da luz aumenta, a energia diminui. No espectro de luz visível, a energia dos fótons varia de aproximadamente 1,65 eV a 3,1 eV. Os correspondentes comprimentos de onda dessas energias são 750 e 400 nanômetros, respectivamente. Esses comprimentos de onda correspondem às extremidades vermelha e violeta do espectro de luz visível.
Energia necessária para células solares
Uma célula solar de silício típica requer 1,1 eV para que os elétrons fluam para fora do célula e através do circuito do sistema de painéis solares. Este 1,1 eV de energia corresponde a fótons no espectro infravermelho do espectro com um comprimento de onda de aproximadamente 1.127 nanômetros. Em energias inferiores a 1,1 eV, os fótons não têm energia suficiente para desalojar os elétrons. Em comprimentos de onda mais curtos e energias mais altas, os elétrons de silício serão energizados e a corrente fluirá. No entanto, comprimentos de onda mais curtos e energias de fótons mais altas não correspondem a um aumento na corrente elétrica. Quando um fóton de maior energia impacta uma célula solar, a energia acima de 1,1 eV é emitida como calor.
Painel Eficiência -
Muita energia do sol não é usada para gerar eletricidade na energia solar. painéis. Na verdade, um painel solar de silício típico converterá apenas cerca de 15 a 18% da energia solar recebida em eletricidade. Isto é parcialmente devido à energia muito específica necessária para desalojar elétrons nos átomos de silício da célula. Qualquer energia acima ou abaixo da energia de 1,1 eV de fótons não é convertida em eletricidade pelos painéis solares.
Diferentes materiais de células solares
Enquanto muitas células solares de consumo são feitas de silício, as células podem ser feito de diferentes materiais semicondutores também. Esses materiais possuem diferentes propriedades atômicas, que correspondem a diferentes requisitos de energia dos fótons. Por exemplo, uma célula solar de arsenieto de gálio requer aproximadamente 1,4 eV de energia de um fóton. Isso corresponde a um comprimento de onda de aproximadamente 886 nanômetros. O silício ainda é o material mais usado devido ao custo de produção e ao fato de que até mesmo uma eficiência de 15% é suficiente para a maioria das aplicações diárias de energia solar.
