* L'effetto fotoelettrico: Le celle solari funzionano in base all'effetto fotoelettrico. Quando la luce colpisce un materiale a semiconduttore, i fotoni con energia sufficiente possono eccitare elettroni, causando loro il flusso e generare corrente. L'energia minima richiesta per eccitare un elettrone è chiamata gap di banda del materiale.
* Lunghezza d'onda ed energia: L'energia della luce è inversamente proporzionale alla sua lunghezza d'onda. Lunghezze d'onda più brevi (come blu e ultravioletta) hanno fotoni di energia più elevati. Lunghezze d'onda più lunghe (come il rosso e l'infrarosso) hanno fotoni di energia più bassi.
* Matching Gap di banda: Un materiale a cella solare ha un divario di banda specifico. Solo i fotoni con energia maggiore o uguale al divario di banda avranno abbastanza energia per eccitare gli elettroni e contribuire alla generazione di corrente.
* Assorbimento e trasmissione: I fotoni con energia inferiori a quello della banda non saranno assorbiti e semplicemente passano attraverso il materiale. I fotoni con energia molto più alti del gap di banda possono essere assorbiti, ma la loro energia in eccesso viene spesso persa come calore.
Pertanto:
* Intervallo di lunghezza d'onda ottimale: C'è una gamma specifica di lunghezze d'onda (luce tipicamente visibile) che sarà più efficace nel generare corrente per un determinato materiale a cella solare.
* Perdite: Alcune lunghezze d'onda saranno inefficaci a causa di essere al di sotto del divario di banda e altre avranno perdite di energia a causa del superamento del divario di banda.
Esempio: Le celle solari al silicio hanno un divario di banda di circa 1,1 eV. Sono più efficienti nel convertire le lunghezze d'onda nello spettro visibile. Tuttavia, assorbono male nell'infrarosso e trasmettono parte della luce blu e ultravioletta.
Conclusione: Per massimizzare l'efficienza, le celle solari sono progettate per utilizzare le lunghezze d'onda della luce che meglio corrispondono al divario di banda del loro materiale.
