Gratis en vrijblijvend
Laatst bewerkt op: 22 okt 2021
Het zonlicht dat wij kennen, heeft zijn oorsprong in het kernfusieproces dat zich in het binnenste van de zon plaatsvindt. De zon wordt door dit proces ‘opgebakken’ tot een effectieve oppervlaktetemperatuur van rond de 5500°C en zendt als gevolg van deze temperatuur straling uit; het zonlicht. Als we het zonlicht met een prisma uit elkaar halen (denk aan een regenboog), zien we dat het zonlicht uit een groot aantal kleuren bestaat. Om precies te zijn, zien we hoogenergetisch (een korte golflengte) paars tot en met laag energetisch (een lange golflengte) rood. Ongeveer 45% van het licht dat wordt uitgezonden door de zon, bestaat uit het zichtbare licht dat wij met onze ogen kunnen waarnemen. Buiten dit zichtbare licht om, bevat het zonlicht ook componenten die wij niet kunnen zien; het zogenaamde ultraviolet (UV) en het infrarood (IR). Ultraviolet is zeer hoog energetisch (en dus schadelijk), terwijl infrarood juist van zeer lage energie is en dus een goed doordringend vermogen heeft. De zon zendt naast deze stralingsvormen ook nog eens röntgenstraling en microgolven uit, maar in vergelijking tot de eerder genoemden gaat het hier om relatief lage hoeveelheden.
Onderstaande afbeelding geeft een zogenaamd spectrum weer; een grafiek waarin de golflengte van het licht is uitgzet tegen de intensiteit. Op deze grafiek is te zien uit welke lichtsoorten het zonlicht is opgebouwd.
Het spectrum van zonlicht. Let op de verschillen tussen de ideale straler (de zwarte lijn), de zon en het zonlicht aan het aardoppervlak.
De zon gedraagt zich in grote lijnen als een zwarte straler. Dit wil zeggen dat de verdeling van het uitgezonden licht bijna puur afhankelijk is van de temperatuur van de zon, en wel volgens de wetten van Planck en Wien. Het is via deze aanname dat we met behulp van het spectrum de temperatuur van het zonoppervlak kunnen schatten op ongeveer 5500°C. Punten waarop de zon afwijkt zijn de zogenaamde ‘absorptielijnen’; plaatsen waar het zonlicht gaten in het spectrum vertoont vanwege absorptie door bepaalde bestanddelen.
Wat daarnaast opvalt, is het feit dat het zonlicht dat ons bereikt (het rode gedeelte van de grafiek) er weer heel anders uitziet. Dit heeft te maken met de atmosfeer van de Aarde. In onze atmosfeer zitten allerlei gassen, die ieder een specifiek deel van het zonlicht absorberen. Denk bijvoorbeeld aan ozon, dat het ultraviolette licht absorbeert en aan waterdamp, dat verantwoordelijk is voor de filtering van zo’n 70% van het infrarood. Water is niet voor niets blauw in grote hoeveelheden; het rode licht wordt meer geabsorbeerd! Zonder deze beschermende werking van onze atmosfeer, zouden we makkelijk ten prooi vallen aan de kankerverwekkende ultraviolette straling.
Zonlicht op een zonnecel
Zoals te lezen in het artikel over zonnecellen, beschikken specifieke halfgeleiders over een materiaal-specifieke band gap. Als de halfgeleider zonlicht met precies de juiste energie (lees: golflengte) toegediend krijgt, kan een elektron van de valentieband overspringen naar de geleidingsband. De energie van het zonlicht moet echter wel voldoen aan de eis die gesteld wordt door het materiaal. Is de energie te hoog, dan wordt de straling gereflecteerd of omgezet in warmte. Is de energie te laag, dan wordt de straling doorgelaten of omgezet in warmte. Het is om deze reden dat een zonnepaneel warm wordt als het in de zon gezet wordt; zonlicht dat niet benut wordt, wordt ten dele omgezet in warmte. De blauwe kleur is hiermee tevens verklaard; omdat de bandgap van het veelgebruikte silicium overeenkomt met het rode en groene deel van het zichtbare licht, wordt het blauwe licht afgedaan als te hoog energetisch.
