Teie kalkulaatori päikesepatareid püüavad päikeseenergiat kinni ja muundavad selle elektrienergiaks, et toita kalkulaatori vedelkristallkuvarit. Nende päikesepatareide materjal on kristalliline räni. Räni on Maal üsna levinud element - näiteks rannaliiv on valmistatud räniühenditest. Räni puhastamine on aga keeruline ja seetõttu pole see odav, kuigi seda on maakoores nii palju.
Dopitud räni
Teie kalkulaatori päikesepatareide räni ei ole puhas, kuna seda on spetsiifiliste lisandite lisamiseks legeeritud või keemiliselt töödeldud. Dopeeritud räni, millel on lisaelektrone, nimetatakse N-tüüpi, samas kui legeeritud räni, millel puuduvad elektronid, nimetatakse P-tüüpi. N-tüüpi räni sisaldab tavaliselt antimoni, arseeni või fosforit, samas kui P-tüüpi räni sisaldab tavaliselt boori, alumiiniumi või galliumit. Räni töötlemine fosfiingaasi või PH3-ga lisab N-tüüpi räni saamiseks fosforit, diboraangaas või B2H6 aga boori P-tüüpi räni saamiseks.
Operatsioon
Teie kalkulaatori päikesepatareid sisaldavad N-tüüpi räni kihti, mis külgneb P-tüüpi räni kihiga. Osa N-tüüpi kihi lisaelektrone voolab P-tüüpi kihti, jättes igale kihile netolaengu. See mõlema kihi netolaeng tekitab elektrivälja. Kui valgus lööb päikesepatarei, nihutab see elektroni, häirides tasakaalu P-tüüpi N-tüüpi piiril. Tänu piiril asuvale elektriväljale saab vool voolata ainult ühel viisil ja seega jõuab vabanenud elektron teie kalkulaatoris juhtmeahelas ringi, tehes marsruudil tööd.
Puhastamine
Maal leiduvat räni leidub tavaliselt koos hapnikuga ja hapniku eemaldamine on keeruline. Tootjad võtavad tavaliselt mineraali nimega kvartsiit ja küpsetavad seda koos puhta süsinikuga ahjus. Järgmisena reageerivad nad toote klooriga, et saada ränitetrakloriid. Selle ühendamisel vesinikuga saadakse ebapuhas räni kõrvalsaadusena vesinikkloriidhappega. Ülejäänud lisandid eemaldatakse sulatamisprotsessi abil, mida nimetatakse tsoonipuhastuseks.
Alternatiivne protsess sulgeb silaangaasi või SiH4 elektrilise sädemega, saades nii räni- kui ka vesinikgaasi. Seda protsessi kasutatakse nn amorfse räni valmistamiseks, millel on kristallvormist erinev struktuur.
Kaalutlused
Tavaliselt töötab teie kalkulaatoris olevate päikesepatareide kasutegur umbes 15 protsenti. Suurel osal rakku löövast valgusest on kas liiga vähe või liiga palju energiat, et elektronid välja tõrjuda ja voolu tekitada. Mõnikord isegi siis, kui valgusel on õige energiahulk, rekombineerub selle abil elektron "rekaga" ja energia kulub soojuseks. Lõpuks peegeldub osa valgusest räni pinnalt, mistõttu rakud tunduvad valguse suhtes õige nurga all hoides veidi läikivad.
