* Den fotoelektriska effekten: Solceller fungerar baserat på den fotoelektriska effekten. När ljus slår ett halvledarmaterial kan fotoner med tillräckligt med energi locka elektroner, vilket gör att de flyter och genererar ström. Den minsta energi som krävs för att locka en elektron kallas bandgapet av materialet.
* våglängd och energi: Light's energi är omvänt proportionell mot dess våglängd. Kortare våglängder (som blått och ultraviolett) har högre energifotoner. Längre våglängder (som rött och infraröd) har lägre energifotoner.
* Band Gap Matching: Ett solcellsmaterial har ett specifikt bandgap. Endast fotoner med energi som är större än eller lika med bandgapet kommer att ha tillräckligt med energi för att locka elektroner och bidra till den nuvarande generationen.
* Absorption och växellåda: Fotoner med energi mindre än bandgapet kommer inte att absorberas och kommer helt enkelt att passera genom materialet. Fotoner med energi mycket högre än bandgapet kan absorberas, men deras överskott av energi går ofta förlorade som värme.
Därför:
* Optimal våglängdsområde: Det finns ett specifikt utbud av våglängder (vanligtvis synligt ljus) som kommer att vara mest effektiva för att generera ström för ett givet solcellsmaterial.
* Förluster: Vissa våglängder kommer att vara ineffektiva på grund av att de är under bandgapet, och andra kommer att ha energiförluster på grund av att bandgapet överskrider.
Exempel: Kiselceller har ett bandgap på cirka 1,1 eV. De är mest effektiva med att konvertera våglängder i det synliga spektrumet. De absorberar emellertid dåligt i det infraröda och överför en del av det blå och ultravioletta ljuset.
Slutsats: För att maximera effektiviteten är solceller utformade för att använda ljusvåglängderna som bäst matchar deras materialets bandgap.
