Słońce to najbliższa gwiazda Ziemi emitująca w każdej sekundzie niesamowitą ilość promieniowania słonecznego w przestrzeń kosmiczną. Część tego promieniowania dociera do naszej planety. Promieniowanie to dostarcza nie tylko światło, ale również energię potrzebną do stworzenia odpowiednich warunków dla powstania życia.

 Wielu naukowców od latach pracowało i pracuje z promieniowaniem słonecznym w celu zgłębieniu jego natury. Jednak najważniejszym dla energetyki odkryciem jest efekt fotowoltaiczny, który zostanie opisany
w następnym artykule tego bloga. Zjawisko to jest fundamentem istnienia dzisiejszej energetyki fotowoltaicznej.

 Sama teoria efektu fotowoltaicznego nie wystarczy do powstania aktualnych ogniw słonecznych. Ogólnie wiadomo, aby panele fotowoltaiczne działały potrzebne jest promieniowanie słoneczne. Energia promieniowania słonecznego w kosmosie określona jest, jako stała słoneczna i jej wartość wynosi 1350W/m2. Dla naukowców sama wartość stałej słonecznej nie wystarcza. Potrzebne było jeszcze poznanie rozkładu emisji promieniowania słonecznego. W celach symulacyjnych
i obliczeniowych rozkład ten porównywany był z rozkładem emisji ciała doskonale czarnego. Jednak w rzeczywistości oba przebiegi różnią się od siebie.

Promienie docierające do powierzchni Ziemi przechodzą przez warstwy atmosfery i powodują wytracenie energii. Chmury, mgły, zanieczyszczenie powietrza, itd., powodują dodatkowe rozpraszanie światła, co wpływa na ograniczoną ilość energii docierającej do powierzchni Ziemi. Taka sytuacja utrudnia testowanie paneli słonecznych bez ustalonego modelu rozkładu promieniowania na powierzchni Ziemi.  Aby to ułatwić wprowadzono parametr AM (ang. Air Mass).

Parametr AM to współczynnik określający zależność długości drogi światła przebytej przez atmosferę a szerokością geograficzną, na której znajduje się odbiornik, czyli panele fotowoltaiczne. Jest to opisane wzorem

AM=1/cos(θ)

 gdzie θ-kąt pomiędzy kierunkiem padania światła a zenitem.

Tak opisany współczynnik AM pozwala osiągnąć wartości od jedności do nieskończoności, czyli od równika po bieguny.

Wyszczególniony parametr AM=0 określa warunki panujące w kosmosie. Na Ziemi przyjęto wartość uniwersalną równą AM = 1,5. Parametr ten odpowiada szerokości geograficznej Europy Azji oraz Ameryki Północnej.  Wybranie jednej wartości AM na świecie, umożliwia wprowadzenie ogólnej certyfikacji i porównania paneli fotowoltaicznych różnych producentów.

Podsumowując, Słońce jest niezwykłym ciałem niebieskim, które fascynuje ludzi od zalania dziejów. Człowiek od zawsze chciał ujarzmić światło
i wykorzystać je do wytwarzania energii. Dopiero w XX wieku udało się wykorzystać ten rodzaj energii odnawialnej. W tym artykule, przybliżyłem Wam podstawowe informacje o promieniowaniu słonecznym, które wyjaśnią tajemnice pozyskiwania energii elektrycznej ze światła słonecznego.