Съдържание
Соларните клетки на вашия калкулатор улавят слънчевата енергия и я преобразуват в електрическа енергия, за да захранват вашите калкулатори с течен кристал. Материалът в тези слънчеви клетки е кристален силиций. Силицият е доста често срещан елемент на Земята - плажният пясък, например, е направен от силициеви съединения. Пречистването на силиций обаче е трудно и затова не е евтин, въпреки че е толкова обилен в земната кора.
Допиран силиций
Силицият в слънчевите клетки на вашия калкулатор не е чист, тъй като е легиран или химически обработен, за да добави специфични примеси. Легиран силиций, който има допълнителни електрони, се нарича N-тип, докато легиран силиций, на който липсват електрони, се нарича P-тип. Силиконом от N тип обикновено съдържа добавени антимон, арсен или фосфор, докато силициев тип P тип обикновено съдържа добавен бор, алуминий или галий. Третирането на силиций с фосфинов газ или PH3 добавя фосфор за получаване на силициев тип N, докато диборанният газ или B2H6 добавя бор за получаване на силиций тип P.
операция
Вашите калкулатори соларни клетки съдържат слой от силиций от N тип, съседен на слой от силиций тип P. Някои от допълнителните електрони в N-тип слой се вливат в слой от тип P, оставяйки всеки слой с нетен заряд. Този нетен заряд и в двата слоя създава електрическо поле. Когато светлината удари слънчевата клетка, тя изхвърля електрон, нарушавайки баланса на границата от тип N тип P. Благодарение на електрическото поле на границата, токът може да тече само по един начин и по този начин освободеният електрон завършва да обикаля верига от жица във вашия калкулатор, изпълнявайки работа по маршрута.
пречистване
Силицият на Земята обикновено се намира в комбинация с кислорода и отстраняването на кислорода е трудно. Обикновено производителите вземат минерал, наречен кварцит, и го пекат в пещ заедно с чист въглерод. След това реагират продукта с хлор, за да се получи силициев тетрахлорид. Комбинирането на това с водород води до нечист силиций с солна киселина като страничен продукт. Останалите примеси се отстраняват чрез процес на топене, наречен зонално рафиниране.
Алтернативен процес захваща силанов газ или SiH4 с електрическа искра, като се получава силиций и водороден газ. Този процес се използва за получаване на така наречения аморфен силиций, който има различна структура от кристалната форма.
Съображенията
Обикновено ефективността на слънчевите клетки като тези във вашия калкулатор работи около 15 процента. Голяма част от светлината, която поразява клетката, има или твърде малко, или прекалено много енергия, за да разпръсне електрони и да създаде токов поток. Понякога дори когато светлината има нужното количество енергия, електронът, който изхвърля, рекомбинира с "дупка" и енергията се губи като топлина. И накрая, част от светлината се отразява от повърхността на силиция, поради което клетките изглеждат малко блестящи, когато ги държите под прав ъгъл спрямо светлината.