A radiação solar nos comprimentos de onda de vermelho para violeta explode uma célula solar com energia suficiente para gerar eletricidade. Mas as células solares não respondem a todas as formas de luz. Os comprimentos de onda no espectro infravermelho têm muito pouca energia necessária para empurrar os elétrons soltos no silício da célula solar, o efeito que produz corrente elétrica. Comprimentos de onda ultravioleta têm muita energia. Esses comprimentos de onda simplesmente criam calor, o que pode reduzir a eficiência de uma célula. As células solares exigem certos comprimentos de onda no espectro de luz para gerar quantidades úteis de eletricidade.

Anatomia de uma célula solar

Uma célula solar ou fotovoltaica é uma sanduíche de duas camadas de silício; uma camada, chamada de tipo N, contém vestígios de elementos como arsênico para dar ao material uma carga elétrica negativa; a segunda camada, chamada de tipo P, é entrelaçada com outros elementos que dão uma carga positiva. Eletricamente, os dois lados agem como os terminais de uma bateria; quando conectada a um circuito, uma corrente elétrica flui do lado positivo, através dos componentes do circuito e do lado negativo da célula solar. Algumas células solares usam silício em forma de cristal; outros usam um silício amorfo ou semelhante a vidro. Silício cristalino tende a ser mais eficiente na conversão de luz, mas custa mais do que o tipo amorfo.

Efeito do brilho

Brilho ou luminosidade é a quantidade de luz que brilha em uma célula solar. Na escuridão total, uma célula não produz eletricidade. À medida que a quantidade de luz aumenta, o mesmo acontece com a corrente da célula. Em um certo nível de brilho, no entanto, a saída da célula atinge um limite; além deste ponto, mais luz não fornece corrente adicional. As especificações de uma célula solar incluem uma classificação nominal de tensão e corrente, que é a saída da célula sob luz direta do sol. Para obter o máximo de produção de uma célula solar, é importante enfrentá-la o mais diretamente possível ao sol. Um instalador de painéis solares, por exemplo, montará um painel em um ângulo que capture a maior parte dos raios solares. O ângulo depende de onde você está localizado na Terra: quanto mais ao norte ou ao sul você estiver no equador, mais inclinado será o ângulo. Algumas "fazendas" de energia solar têm painéis em um mecanismo que se inclina, rastreando o movimento diário do sol no céu.

Espectro, comprimento de onda e cor

A luz visível faz parte do espectro eletromagnético, um forma de energia que também inclui ondas de rádio, ultravioleta e raios-X. As cores do arco-íris contidas na luz visível representam diferentes comprimentos de onda; o comprimento de onda da cor vermelha, por exemplo, é de cerca de 700 nanômetros, ou bilionésimos de metro, e 400 nanômetros é o comprimento de onda para a violeta. Células solares respondem a muitos dos mesmos comprimentos de onda detectados pelo olho humano.

Luz solar ou Luz Artificial

As células solares geralmente funcionam bem com a luz natural do sol, já que a maioria dos usos para dispositivos movidos a energia solar são ao ar livre ou no espaço. Como as fontes artificiais de luz, como lâmpadas incandescentes e fluorescentes, imitam o espectro do Sol, as células solares também podem funcionar em ambientes fechados, alimentando pequenos dispositivos, como calculadoras e relógios. Outras fontes artificiais, como lasers e lâmpadas de néon, têm espectros de cor muito restritos; As células solares podem não funcionar tão bem com a luz.