Υλικό που χρησιμοποιείται στα ηλιακά κύτταρα του υπολογιστή

Τα ηλιακά στοιχεία στον υπολογιστή σας παγιδεύουν την ηλιακή ενέργεια και τη μετατρέπουν σε ηλεκτρική ενέργεια για να τροφοδοτήσουν την οθόνη υγρών κρυστάλλων του υπολογιστή σας. Το υλικό σε αυτά τα ηλιακά κύτταρα είναι κρυσταλλικό πυρίτιο. Το πυρίτιο είναι ένα αρκετά κοινό στοιχείο στη Γη - η άμμος στην παραλία, για παράδειγμα, κατασκευάζεται από ενώσεις πυριτίου. Ο καθαρισμός του πυριτίου, ωστόσο, είναι δύσκολος και γι 'αυτό δεν είναι φθηνό, παρόλο που είναι τόσο άφθονο στον φλοιό της Γης.

Το πυρίτιο στα ηλιακά κύτταρα της αριθμομηχανής σας δεν είναι καθαρό, επειδή έχει υποστεί νάρκωση ή χημική επεξεργασία για να προσθέσει συγκεκριμένες ακαθαρσίες. Το νάρθηκα πυρίτιο που έχει επιπλέον ηλεκτρόνια ονομάζεται Ν-τύπος, ενώ το νάρθηκα πυρίτιο που λείπει ηλεκτρόνια ονομάζεται Ρ-τύπου. Το πυρίτιο τύπου Ν περιέχει συνήθως προστιθέμενο αντιμόνιο, αρσενικό ή φώσφορο, ενώ το πυρίτιο τύπου Ρ συνήθως περιέχει προσθήκη βορίου, αργιλίου ή γαλλίου. Η επεξεργασία του πυριτίου με αέριο φωσφίνη ή PH3 προσθέτει φωσφόρο για την παραγωγή πυριτίου τύπου Ν, ενώ το αέριο διβοράνιο ή το B2H6 προσθέτει βόριο για την παραγωγή πυριτίου τύπου Ρ.

Τα ηλιακά κύτταρα της αριθμομηχανής σας περιέχουν ένα στρώμα πυριτίου τύπου Ν που βρίσκεται δίπλα σε ένα στρώμα πυριτίου τύπου Ρ. Μερικά από τα επιπλέον ηλεκτρόνια στο στρώμα τύπου Ν ρέουν στο στρώμα τύπου Ρ, αφήνοντας κάθε στρώμα με καθαρό φορτίο. Αυτό το καθαρό φορτίο και στα δύο στρώματα δημιουργεί ένα ηλεκτρικό πεδίο. Όταν το φως χτυπά το ηλιακό κύτταρο, αποσυνδέει ένα ηλεκτρόνιο, διαταράσσοντας την ισορροπία στα σύνορα τύπου-Ν τύπου. Χάρη στο ηλεκτρικό πεδίο στα σύνορα, το ρεύμα μπορεί να ρέει μόνο με έναν τρόπο, και έτσι το απελευθερωμένο ηλεκτρόνιο καταλήγει να ταξιδεύει γύρω από ένα κύκλωμα καλωδίου στην αριθμομηχανή σας, εκτελώντας εργασία καθ 'οδόν.

Το πυρίτιο στη Γη βρίσκεται συνήθως σε συνδυασμό με οξυγόνο και η αφαίρεση του οξυγόνου είναι δύσκολη. Οι κατασκευαστές παίρνουν γενικά ένα ορυκτό που ονομάζεται χαλαζίτης και το ψήνουν σε φούρνο μαζί με καθαρό άνθρακα. Στη συνέχεια αντιδρούν το προϊόν με χλώριο για να παραχθεί τετραχλωριούχο πυρίτιο. Ο συνδυασμός αυτού με υδρογόνο οδηγεί σε ακάθαρτο πυρίτιο με υδροχλωρικό οξύ ως υποπροϊόν. Οι υπόλοιπες ακαθαρσίες αφαιρούνται μέσω μιας διαδικασίας τήξης που ονομάζεται διύλιση ζώνης.

Μια εναλλακτική διεργασία zaps σιλανίου ή SiH4 με ηλεκτρικό σπινθήρα, αποδίδοντας αέριο σιλικόνης και υδρογόνου. Αυτή η διαδικασία χρησιμοποιείται για την παραγωγή του λεγόμενου άμορφου πυριτίου που έχει διαφορετική δομή από την κρυσταλλική μορφή.

Συνήθως, η απόδοση των ηλιακών κυψελών, όπως αυτές της αριθμομηχανής, διαρκεί περίπου 15 τοις εκατό. Μεγάλο μέρος του φωτός που χτυπά την κυψέλη έχει είτε πολύ μικρή είτε πολύ ενέργεια για να αποσπάσει τα ηλεκτρόνια και να δημιουργήσει ρεύμα. Μερικές φορές ακόμη και όταν το φως έχει τη σωστή ποσότητα ενέργειας, το ηλεκτρόνιο που αποσυνδέεται ανασυνδυάζεται με μια "τρύπα" και η ενέργεια σπαταλάται ως θερμότητα. Τέλος, μέρος του φωτός αντανακλάται από την επιφάνεια του πυριτίου, γι 'αυτό τα κύτταρα φαίνονται λίγο γυαλιστερά όταν τα κρατάτε στη σωστή γωνία προς το φως.