Vsebina
Sončne celice na vašem kalkulatorju ujamejo sončno energijo in jo pretvorijo v električno energijo za napajanje računalniškega zaslona s tekočimi kristali. Material v teh sončnih celicah je kristalni silicij. Silicij je na Zemlji dokaj pogost element - pesek na plaži je na primer izdelan iz silicijevih spojin. Čiščenje silicija je vendarle težko in zato ni poceni, čeprav je tako bogat v Zemljini skorji.
Dopiran silicij
Silicij v vaših kalkulatorjih sončnih celic ni čist, ker je dopiran ali kemično obdelan, da doda posebne nečistoče. Dopiran silicij, ki ima dodatne elektrone, se imenuje N-tip, medtem ko se dopirani silicij, ki mu manjkajo elektroni, imenuje P-tip. Silicij tipa N običajno vsebuje dodan antimon, arzen ali fosfor, medtem ko silicij tipa P običajno vsebuje dodan bor, aluminij ali galij. Obdelava silicija s fosfinskim plinom ali PH3 doda fosfor, da ustvari silicij tipa N, medtem ko diboran plin ali B2H6 dodata bor, da se ustvari silicij tipa P.
Delovanje
Solarne celice v vašem kalkulatorju vsebujejo plast silicija N tipa, ki meji na plast silicija P tipa. Nekateri od dodatnih elektronov v sloju tipa N tečejo v plast tipa P, pri čemer vsaka plast pušča z neto nabojem. Ta neto naboj v obeh plasteh ustvarja električno polje. Ko svetloba udari v sončno celico, ta razblini elektron in vzpostavi ravnotežje na meji tipa N tipa P. Zahvaljujoč električnemu polju na meji lahko tok teče samo v eno smer in tako osvobojeni elektron na koncu potuje okoli žice v vašem kalkulatorju in opravlja delo na poti.
Prečiščenje
Silicij na Zemlji običajno najdemo v kombinaciji s kisikom, odstranjevanje kisika pa je težko. Proizvajalci navadno vzamejo mineral, imenovan kvarcit, in ga pečejo v peči skupaj s čistim ogljikom. Nato izdelek reagira s klorom, da nastane silicijev tetraklorid. Če to združite z vodikom, dobite nečist silicij s klorovodikovo kislino kot stranski produkt. Preostale nečistoče se odstranijo s taljenjem, imenovanim consko rafiniranje.
Nadomestni postopek zapira silanski plin ali SiH4 z električno iskro, pri čemer nastajata tako silicij kot vodikov plin. Ta postopek se uporablja za izdelavo tako imenovanega amorfnega silicija, ki ima drugačno strukturo od kristalne oblike.
Upoštevanje
Običajno je učinkovitost sončnih celic, kot je ta v vašem kalkulatorju, približno 15 odstotkov. Večina svetlobe, ki udari v celico, ima bodisi premalo bodisi preveč energije, da bi razbremenila elektrone in ustvarila tok toka. Včasih tudi, ko ima svetloba pravo količino energije, se elektron, ki ga odvaja, rekombinira z "luknjo" in energija se izgublja kot toplota. Na koncu se nekaj svetlobe odbije s površine silicija, zato so celice videti nekoliko bolj sijoče, če jih držite pod pravim kotom proti svetlobi.