* Het foto -elektrische effect: Zonnecellen werken op basis van het foto -elektrische effect. Wanneer licht een halfgeleidermateriaal raakt, kunnen fotonen met voldoende energie elektronen opwinden, waardoor ze stromen en stroom genereren. De minimale energie die nodig is om een ​​elektron op te wekken, wordt de bandspleet genoemd van het materiaal.

* golflengte en energie: De energie van het licht is omgekeerd evenredig met zijn golflengte. Kortere golflengten (zoals blauw en ultraviolet) hebben een hogere energiefotonen. Langere golflengten (zoals rood en infrarood) hebben lagere energiefotonen.

* Band Gap Matching: Een zonnecelmateriaal heeft een specifieke bandafstand. Alleen fotonen met energie groter dan of gelijk aan de bandafstand hebben voldoende energie om elektronen op te wekken en bij te dragen aan de stroomopwekking.

* absorptie en transmissie: Fotonen met energie minder dan de bandafstand zal niet worden geabsorbeerd en gaan eenvoudig door het materiaal. Fotonen met energie die veel hoger zijn dan de bandafstand kan worden geabsorbeerd, maar hun overtollige energie gaat vaak verloren als warmte.

Daarom:

* Optimaal golflengtebereik: Er is een specifiek bereik van golflengten (typisch zichtbaar licht) dat het meest effectief zal zijn bij het genereren van stroom voor een bepaald zonnecelmateriaal.

* verliezen: Sommige golflengten zullen niet effectief zijn vanwege de bandafstand, en anderen zullen energieverliezen hebben als gevolg van het overschrijden van de bandafstand.

Voorbeeld: Silicium zonnecellen hebben een bandafstand van ongeveer 1,1 eV. Ze zijn het meest efficiënt in het omzetten van golflengten in het zichtbare spectrum. Ze absorberen echter slecht in het infrarood en brengen een deel van het blauwe en ultraviolette licht over.

Conclusie: Om de efficiëntie te maximaliseren, zijn zonnecellen ontworpen om de golflengten van licht te gebruiken die het beste overeenkomen met de bandafstand van hun materiaal.