Садржај
Соларне ћелије на вашем калкулатору задржавају соларну енергију и претварају је у електричну енергију како би напајали екран течних кристала ваших калкулатора. Материјал у овим соларним ћелијама је кристални силицијум. Силицијум је прилично чест елемент на Земљи - песак на плажи је, на пример, направљен од силиконских једињења. Прочишћавање силицијума, међутим, тешко је и зато није јефтино иако га има толико у Земљиној кори.
Допед силицијум
Силикон у соларним ћелијама вашег калкулатора није чист, јер је допиран или хемијски третиран како би се додале одређене нечистоће. Допирани силицијум који има додатне електроне назива се Н-тип, док се допирани силикон коме недостају електрони назива П-тип. Силицијум Н типа обично садржи додавани антимон, арсен или фосфор, док силицијум типа П обично садржи додатак бора, алуминијума или галијума. Третирање силицијума фосфинским гасом или ПХ3 додаје фосфор да би се створио силикон Н-типа, док диборан-плин или Б2Х6 додаје бор за добијање силикона типа П.
Операција
Соларне ћелије вашег рачунара садрже слој силицијума Н типа који је уз слој силикона П типа. Неки од додатних електрона у Н-слоју прелазе у слој типа П, остављајући сваки слој са нето набојем. Ово нето наелектрисање у оба слоја ствара електрично поље. Када светлост удари у соларну ћелију, он отпушта електрон, успостављајући равнотежу на граници типа Н типа П. Захваљујући електричном пољу на граници, струја може да тече само у једном смеру и на тај начин ослобођени електрон завршава путујући око круга жице у вашем калкулатору, изводећи посао током вожње.
Пречишћавање
Силицијум се на Земљи обично налази у комбинацији са кисеоником, а уклањање кисеоника је тешко. Произвођачи углавном узимају минерал зван кварцит и пеку га у пећи заједно са чистим угљеником. Затим реагирају производ са хлором, чиме се добија тетрихлорид силицијума. Комбиновање овог водоника резултира нечистим силицијумом са хлороводоничном киселином као нуспродуктом. Преостале нечистоће уклањају се поступком топљења који се назива зонско рафинирање.
Алтернативни поступак пушта силански гас или СиХ4 са електричном искром, дајући и силикон и водоник. Овај поступак се користи за добијање такозваног аморфног силицијума који има другачију структуру од кристалног облика.
Разматрања
Обично је ефикасност соларних ћелија попут оне у вашем калкулатору око 15 процената. Велики део светлости која удара у ћелију има или премало или превише енергије да би искрцали електроне и створили ток струје. Понекад чак и када светлост има праву количину енергије, електрон који се одваја рекомбинује се са „рупом“, а енергија се троши као топлота. Коначно, део светлости се одбија са површине силицијума, због чега ћелије изгледају мало сјајније када их држите под правим углом у односу на светлост.