Solární články na vaší kalkulačce zachycují solární energii a převádějí ji na elektrickou energii, která napájí displej z tekutých krystalů vaší kalkulačky. Materiál v těchto solárních článcích je krystalický křemík. Křemík je na Zemi poměrně běžný prvek - například písek z pláže je vyroben ze sloučenin křemíku. Čištění křemíku je však obtížné, a proto není levný, přestože je v zemské kůře tak bohatý.
Dopovaný křemík
Křemík ve solárních článcích vaší kalkulačky není čistý, protože byl dopován nebo chemicky upraven tak, aby přidával specifické nečistoty. Dopovaný křemík, který má další elektrony, se nazývá N-typ, zatímco dopovaný křemík, který chybí elektrony, se nazývá P-typ. Křemík typu N obvykle obsahuje přidaný antimon, arsen nebo fosfor, zatímco křemík typu P obvykle obsahuje přidaný bór, hliník nebo galium. Úprava křemíku plynným fosfinem nebo PH3 přidává fosfor k výrobě křemíku typu N, zatímco plyn diboran nebo B2H6 přidává bór k výrobě křemíku typu P.
Úkon
Solární články vaší kalkulačky obsahují vrstvu křemíku typu N sousedící s vrstvou křemíku typu P. Některé další elektrony ve vrstvě typu N proudí do vrstvy typu P, přičemž každá vrstva má síťový náboj. Tento čistý náboj v obou vrstvách vytváří elektrické pole. Když světlo zasáhne solární článek, uvolní elektron, což naruší rovnováhu na hranici typu P typu N. Díky elektrickému poli na hranici může proud protékat pouze jedním směrem, a tak uvolněný elektron končí ve vašem kalkulačce kolem obvodu drátu a provádí práci na cestě.
Čištění
Křemík na Zemi se obvykle vyskytuje v kombinaci s kyslíkem a jeho odstranění je obtížné. Výrobci obvykle berou minerál zvaný křemenec a pečou ho v peci společně s čistým uhlíkem. Dále reagují s chlorem na chlorid křemičitý. Kombinace tohoto s vodíkem vede k nečistému křemíku s kyselinou chlorovodíkovou jako vedlejším produktem. Zbývající nečistoty jsou odstraněny procesem tavení, který se nazývá zónová rafinace.
Alternativní proces zapisuje silanový plyn nebo SiH4 s elektrickou jiskrou, čímž se získá plynný křemík i vodík. Tento proces se používá k výrobě takzvaného amorfního křemíku, který má jinou strukturu než krystalická forma.
Úvahy
Účinnost solárních článků, jako jsou ty ve vaší kalkulačce, obvykle dosahuje přibližně 15 procent. Velká část světla, které zasáhne buňku, má buď příliš málo nebo příliš mnoho energie na to, aby uvolnila elektrony a vytvořila tok proudu. Někdy, i když má světlo správné množství energie, elektron, který uvolňuje, se rekombinuje s „dírou“ a energie se ztrácí jako teplo. Nakonec se část světla odráží od povrchu křemíku, a proto buňky vypadají trochu leskle, když je držíte ve správném úhlu ke světlu.