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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破します。しかし、太陽電池はすべての形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で電子がばらばらになるのに必要なエネルギー、つまり電流を生成する効果が少なすぎます。紫外線の波長にはエネルギーが多すぎます。これらの波長は単純に熱を発生させ、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。
太陽電池の解剖学
太陽電池または光電池は、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、ヒ素などの微量元素が含まれ、材料に負の電荷を与えます。 Pタイプと呼ばれる2番目の層には、正電荷を与える他の要素が組み合わされています。電気的には、2つの側面は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コンポーネントを通り、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。その他は、アモルファスまたはガラス状のシリコンを使用します。結晶シリコンは、光の変換がより効率的である傾向がありますが、アモルファスタイプよりもコストが高くなります。
明るさの影響
明るさまたは明るさは、太陽電池を照らす光の量です。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、一定の明るさでは、セルの出力が制限に達します。このポイントを超えると、より多くの光が追加の電流を与えません。太陽電池の仕様には、直射日光下での電池の出力である定格電圧と定格電流が含まれています。太陽電池から最大限の出力を得るには、できるだけ直接太陽に向けることが重要です。たとえば、太陽光パネルの設置者は、太陽光線のほとんどを捕らえる角度でパネルを取り付けます。角度は、地球上のどこに位置するかによって異なります。赤道から北または南に行くほど、角度が大きくなります。いくつかの太陽光発電「農場」には、空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、電磁波、紫外線、X線も含むエネルギーの一種である電磁スペクトルの一部です。可視光に含まれる虹の色は、異なる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、または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た同じ波長の多くに反応します。
日光または人工光
太陽電池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、太陽電池は一般に自然の太陽光でうまく機能します。白熱灯や蛍光灯などの人工光源は太陽のスペクトルを模倣しているため、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制限されています。太陽電池は、光では効果的に機能しない場合があります。