الطاقة الضوئية هي طاقة تحملها الموجات الكهرومغناطيسية التي يمكن للعين البشرية رؤيتها. وهي جزء ضيق من الطيف الكهرومغناطيسي، بأطوال موجية تتراوح بين 400 و700 نانومتر تقريبًا. اللون البنفسجي هو الأقصر، والأحمر هو الأطول، وبينهما جميع ألوان الطيف.

يتصرف الضوء كموجة وجسيم في آن واحد. الجسيم هو الفوتون، الذي يحمل كمية من الطاقة. وتعتمد هذه الطاقة على التردد. يتميز الضوء الأزرق بتردد أعلى وطاقة أكبر من الضوء الأحمر. ولهذا السبب، قد يُلحق الضوء فوق البنفسجي الضرر بالجلد، بينما يُدفئه الضوء تحت الأحمر فقط. تكمن الطاقة في الفوتون.

مصادر واستخدامات الطاقة الضوئية

• الشمس: ينتج الاندماج النووي الضوء.
• المصابيح الكهربائية: تتحول الطاقة الكهربائية إلى ضوء.
• مصابيح LED: تحويل فعال للكهرباء إلى ضوء.
• النار: تتحول الطاقة الكيميائية إلى ضوء وحرارة.
• التلألؤ البيولوجي: الكائنات الحية تنتج الضوء.

الطاقة الضوئية هي المحرك الأساسي لعملية التمثيل الضوئي. تمتص النباتات الفوتونات وتحول طاقتها إلى روابط كيميائية، وهذه الطاقة تغذي تقريبًا جميع النظم البيئية على الأرض. كما تُستخدم الطاقة الضوئية لتشغيل الألواح الشمسية، حيث تحول الخلايا الكهروضوئية الفوتونات مباشرةً إلى كهرباء. وتعتمد كفاءة هذه العملية على نوع المادة المصنوعة منها وطول الموجة. تمتص الألواح المصنوعة من السيليكون طيفًا واسعًا من الضوء، لكنها تهدر جزءًا كبيرًا من الطاقة على شكل حرارة. أما الخلايا الترادفية، فتُركّب طبقات فوق بعضها البعض لامتصاص المزيد من الضوء. يُعد الضوء المصدر الأكثر وفرة للطاقة على كوكب الأرض، فهو يصلنا كل يوم مجانًا. يكمن التحدي في امتصاصه وتخزينه، وتُساعد البطاريات في ذلك. لكن الشمس لا تُشرق ليلًا، وهذه هي المشكلة الأساسية للطاقة الشمسية. فالضوء وفير، ولكنه متقطع أيضًا.