Zonnestraling in de rode tot violette golflengten blaast een zonnecel met voldoende energie om elektriciteit te genereren. Maar zonnecellen reageren niet op alle vormen van licht. Golflengtes in het infraroodspectrum hebben te weinig energie nodig om elektronen los te schudden in het silicium van de zonnecel, het effect dat elektrische stroom produceert. Ultraviolette golflengten hebben te veel energie. Deze golflengten creëren eenvoudig warmte, die de efficiëntie van een cel kan verminderen. Zonnecellen hebben bepaalde golflengten in het lichtspectrum nodig om bruikbare hoeveelheden elektriciteit te genereren.

Anatomie van een zonnecel

Een zonnecellen- of fotovoltaïsche cel is een tweelaags sandwich van silicium; één laag, genaamd N-type, bevat sporen van elementen zoals arsenicum om het materiaal een negatieve elektrische lading te geven; de tweede laag, genaamd P-type, is doorgerust met andere elementen die een positieve lading geven. Elektrisch gezien gedragen de twee zijden zich als de klemmen van een batterij; wanneer verbonden met een circuit, stroomt een elektrische stroom van de positieve zijde, door de circuitcomponenten en naar de negatieve zijde van de zonnecel. Sommige zonnecellen gebruiken silicium in kristalvorm; anderen gebruiken een amorf of glasachtig silicium. Kristallijn silicium heeft de neiging efficiënter te zijn in het omzetten van licht, maar kost meer dan het amorfe type.

Effect van helderheid

Helderheid of helderheid is de hoeveelheid licht die op een zonnecel schijnt. In totale duisternis produceert een cel geen elektriciteit. Naarmate de hoeveelheid licht toeneemt, neemt ook de stroom van de cel toe. Bij een bepaald helderheidsniveau bereikt de uitvoer van de cel echter een limiet; voorbij dit punt geeft meer licht geen extra stroom. De specificaties van een zonnecel omvatten een nominale spanning en stroomsterkte die de output van de cel is onder direct fel zonlicht. Om de meeste output van een zonnecel te krijgen, is het belangrijk om het zo direct mogelijk naar de zon toe te lichten. Een installateur van een zonnepaneel bijvoorbeeld, monteert een paneel onder een hoek die de meeste zonnestralen vangt. De hoek hangt af van waar u zich op de aarde bevindt: hoe verder naar het noorden of zuiden u van de evenaar bent, hoe steiler de hoek. Sommige "boerderijen" op zonne-energie hebben panelen op een mechanisme dat kantelt en de dagelijkse beweging van de zon in de lucht volgen.

Spectrum, golflengte en kleur

Zichtbaar licht maakt deel uit van het elektromagnetisch spectrum, een vorm van energie die ook radiogolven, ultraviolet en röntgenstralen omvat. De kleuren van de regenboog in zichtbaar licht vertegenwoordigen verschillende golflengten; de golflengte van de kleur rood is bijvoorbeeld ongeveer 700 nanometer of miljardste van een meter, en 400 nanometer is de golflengte voor violet. Zonnecellen reageren op veel van dezelfde golflengten die door het menselijk oog worden gedetecteerd.

Zonlicht of kunstlicht

Zonnecellen werken over het algemeen goed met natuurlijk zonlicht, aangezien de meeste toepassingen voor apparaten op zonne-energie buitenshuis werken of in de ruimte. Omdat kunstmatige lichtbronnen zoals gloeilampen en fluorescentielampen het spectrum van de zon nabootsen, kunnen zonnecellen ook binnenshuis werken, waardoor kleine apparaten zoals rekenmachines en horloges van stroom worden voorzien. Andere kunstmatige bronnen zoals lasers en neonlampen hebben zeer beperkte kleurenspectra; zonnecellen werken mogelijk niet zo effectief met hun licht.