La radiación solar en las longitudes de onda de rojo a violeta hace estallar una célula solar con suficiente energía para crear electricidad. Pero las células solares no responden a todas las formas de luz. Las longitudes de onda en el espectro infrarrojo tienen muy poca energía necesaria para empujar a los electrones sueltos en el silicio de la célula solar, el efecto que produce la corriente eléctrica. Las longitudes de onda ultravioleta tienen demasiada energía. Estas longitudes de onda simplemente crean calor, lo que puede reducir la eficiencia de una celda. Las células solares requieren ciertas longitudes de onda en el espectro de luz para generar cantidades útiles de electricidad.

Anatomía de una célula solar

Una célula solar o fotovoltaica es un sándwich de dos capas de silicio; una capa, llamada tipo N, contiene trazas de elementos como el arsénico para dar al material una carga eléctrica negativa; la segunda capa, llamada tipo P, está entrelazada con otros elementos que dan una carga positiva. Eléctricamente, los dos lados actúan como los terminales de una batería; cuando se conecta a un circuito, una corriente eléctrica fluye desde el lado positivo, a través de los componentes del circuito y al lado negativo de la célula solar. Algunas células solares usan silicio en forma de cristal; otros usan un silicio amorfo o de vidrio. El silicio cristalino tiende a ser más eficiente en la conversión de la luz, pero cuesta más que el tipo amorfo.

Efecto del brillo

El brillo o la luminosidad es la cantidad de luz que brilla sobre una célula solar. En la oscuridad total, una celda no produce electricidad. A medida que la cantidad de luz aumenta, también lo hace la corriente de la celda. Sin embargo, en un cierto nivel de brillo, la salida de la celda alcanza un límite; más allá de este punto, más luz no da corriente adicional. Las especificaciones de una célula solar incluyen un voltaje nominal y una clasificación de corriente que es la salida de la celda bajo luz solar directa brillante. Para obtener el máximo rendimiento de una célula solar, es importante orientarlo hacia el sol lo más directamente posible. Un instalador de panel solar, por ejemplo, montará un panel en un ángulo que atrape la mayoría de los rayos del sol. El ángulo depende de dónde te encuentres en la tierra: cuanto más al norte o al sur estés del ecuador, más pronunciado será el ángulo. Algunas "granjas" de energía solar tienen paneles en un mecanismo que se inclina, siguiendo el movimiento diario del sol en el cielo.

Espectro, longitud de onda y color

La luz visible es parte del espectro electromagnético, una forma de energía que también incluye ondas de radio, rayos ultravioleta y rayos X. Los colores del arco iris contenido en la luz visible representan diferentes longitudes de onda; la longitud de onda del color rojo, por ejemplo, es de aproximadamente 700 nanómetros, o billonésimas de metro, y 400 nanómetros es la longitud de onda para violeta. Las células solares responden a muchas de las mismas longitudes de onda detectadas por el ojo humano.

Luz solar o luz artificial

Las células solares generalmente funcionan bien con luz solar natural, ya que la mayoría de los usos para dispositivos alimentados con energía solar o en el espacio. Debido a que las fuentes artificiales de luz, como las bombillas incandescentes y fluorescentes, imitan el espectro del Sol, las células solares también pueden funcionar en interiores, alimentando dispositivos pequeños como calculadoras y relojes. Otras fuentes artificiales como los láseres y las lámparas de neón tienen espectros de color muy restringidos; las células solares pueden no funcionar tan bien con su luz.