células solares funcionam com base nas propriedades de materiais semicondutores . Silício e outros materiais semicondutores têm ligações atômicas muito estável, sem elétrons livres. Engenheiros tornar estes compostos impuro por doping los com quantidades conhecidas de outros elementos. Estas impurezas criar regiões do material com elétrons extras , chamado n- tipo de material , e regiões com buracos de elétrons , chamados de p- tipo de material. Quando estes dois materiais são colocados juntos , uma região de fronteira chamado de formas de junção pn . A junção pn mantém portadores de carga de mover-se para o outro material. Quando uma quantidade suficiente de energia externa é aplicada para a junção , no entanto , o semicondutor começa a conduzir electricidade . Em uma célula solar, fótons de luz excita as partículas na junção pn , permitindo um fluxo de corrente através da célula .
Wavelength e Energia
Nem todos tem luz a mesma quantidade de energia . A energia dos fótons é medida em elétron-volts , ou eV , que é a quantidade de energia que um elétron tem quando se deslocam em um campo elétrico de um volt . Para gerar uma corrente de uma célula solar à base de silício , um fotão deve ter , pelo menos, 1,12 eV de energia . Esta energia vai excitar um elétron no átomo de silício , criando mais portadores de carga no semicondutor . Os fótons de um estado de energia mais elevado do que 1,12 eV vai excitar os elétrons , mas o resto da energia irá aquecer a célula solar. Da mesma forma , os fótons com menos de 1,12 eV de energia só irá aquecer o celular. O comprimento de onda de luz que tem a energia ideal é no espectro infravermelho . Comprimentos de onda mais longos de luz não tem energia suficiente para excitar os elétrons de silício.
Lâmpadas incandescentes vs. Sunlight
Tanto o sol e as lâmpadas incandescentes emitem fótons com energia suficiente para criar atual em uma célula solar. A temperatura , tanto do sol e lâmpadas incandescentes está diretamente relacionada à sua potência emitida em diferentes comprimentos de onda. O sol, a cerca de 6.000 graus Kelvin ( cerca de 10.340 graus Fahrenheit ) , emite a maior parte de sua energia no espectro de luz visível. A luz média atingindo a atmosfera da Terra do Sol tem uma potência de cerca de 1.360 watts por metro quadrado. Em contraste , a maioria das lâmpadas incandescentes emitem luz da ordem de 40 a 100 watts . Os filamentos de lâmpadas incandescentes irradiar em torno de 3.000 graus Kelvin ( cerca de 4.940 graus Fahrenheit) e também emitem a maior parte de sua energia no espectro de luz visível. A diferença de poder significa que há menos fótons emitidos por uma lâmpada incandescente que estão disponíveis na luz solar.
Desvantagens de usar incandescente
Além do poder drástica diferenças entre a luz solar e luz incandescente, lâmpadas incandescentes também consomem energia para usar. A menos que a lâmpada já está sendo usado para outra coisa - a iluminação do ambiente , por exemplo - carregar uma bateria solar com seria altamente ineficiente. Se você fosse usar uma lâmpada incandescente para ligar a mesma célula solar do qual extrai a energia , o circuito acabaria por perder o poder que necessita para funcionar .