Avasta moodul

Valgus, neeldumine ja footoni energia
Päikeseenergia muundamine algab siis, kui päikesevalguse footonid tabavad päikeseelemendi pinda. Päikesevalgus on segu elektromagnetlainetest, mis hõlmavad ultraviolett-, nähtavat ja infrapunast lainepikkust. Iga footon kannab diskreetset energiakogust, mis sõltub selle lainepikkusest: lühemad lainepikkused (sinine valgus) kannavad rohkem energiat kui pikemad lainepikkused (punane valgus).

^{Joonis 2. Päikese spektraalne kiirgustiheduse jaotus (ASTM G173-03 võrdlusspektrid), mis näitab footonite energia jaotumist lainepikkuste lõikes. Räni päikeseelemendid, mille keelutsoon on ~1,1 eV (vastab ~1100 nm lainepikkusele), suudavad muundada vaid nähtava ja lähiinfrapuna valguse footoneid. (Allikas: NREL)}

Kui footon siseneb pooljuhtmaterjali, näiteks räni, võib see neelduda, peegelduda või läbida materjali.

Neeldumine on võtmetähtsusega: kui footoni energia on võrdne või suurem kui materjali keelutsooni energia (miinimumenergia, mis on vajalik elektroni vabastamiseks aatomisidemest), tõuseb elektron valentsvööndist juhtivusvööndisse.

^{Joonis 3. Energia vööndistruktuuride võrdlus metallides, pooljuhtides ja isolaatorites. Pooljuhtides nagu räni on keelutsoon (Eg ≈ 1,1 eV) piisavalt väike, et footonid saaksid ergastada elektrone valentsvööndist (punane) juhtivusvööndisse (sinine), võimaldades fotogalvaanilist energia muundamist. (Allikas: Wikimedia Commons, avalik omand)}

See loob elektroni-auk paari – liikuva negatiivse laengu (elektron) ja vastava positiivse tühimiku (auk).