आपके कैलकुलेटर पर सौर सेल सौर ऊर्जा को फँसाते हैं और इसे आपके कैलकुलेटर के लिक्विड क्रिस्टल डिस्प्ले को पावर देने के लिए विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं। इन सौर कोशिकाओं में सामग्री क्रिस्टलीय सिलिकॉन है। सिलिकॉन पृथ्वी पर एक काफी सामान्य तत्व है - उदाहरण के लिए, समुद्र तट की रेत, सिलिकॉन यौगिकों से बनाई जाती है। हालाँकि, सिलिकॉन को शुद्ध करना मुश्किल है और इसलिए यह सस्ता नहीं है, भले ही यह पृथ्वी की पपड़ी में इतना प्रचुर मात्रा में हो।
डोप्ड सिलिकॉन
आपके कैलकुलेटर की सौर कोशिकाओं में सिलिकॉन शुद्ध नहीं है, क्योंकि इसे विशिष्ट अशुद्धियों को जोड़ने के लिए डोप किया गया है या रासायनिक रूप से इलाज किया गया है। डोप्ड सिलिकॉन जिसमें अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन होते हैं उसे एन-टाइप कहा जाता है, जबकि डोप्ड सिलिकॉन जिसमें इलेक्ट्रॉनों की कमी होती है उसे पी-टाइप कहा जाता है। एन-प्रकार के सिलिकॉन में आमतौर पर जोड़ा सुरमा, आर्सेनिक या फास्फोरस होता है, जबकि पी-प्रकार के सिलिकॉन में आमतौर पर जोड़ा गया बोरॉन, एल्यूमीनियम या गैलियम होता है। फॉस्फीन गैस या PH3 के साथ सिलिकॉन का उपचार करने से N-टाइप सिलिकॉन बनाने के लिए फॉस्फोरस जुड़ जाता है, जबकि डाइबोरेन गैस या B2H6 P-टाइप सिलिकॉन बनाने के लिए बोरॉन जोड़ता है।
ऑपरेशन
आपके कैलकुलेटर के सौर सेल में पी-टाइप सिलिकॉन की एक परत से सटे एन-टाइप सिलिकॉन की एक परत होती है। एन-प्रकार की परत में कुछ अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन पी-प्रकार की परत में प्रवाहित होते हैं, प्रत्येक परत को शुद्ध चार्ज के साथ छोड़ देते हैं। दोनों परतों में यह शुद्ध आवेश एक विद्युत क्षेत्र बनाता है। जब प्रकाश सौर सेल से टकराता है, तो यह एक इलेक्ट्रॉन को हटा देता है, जिससे पी-टाइप एन-टाइप बॉर्डर पर संतुलन बिगड़ जाता है। सीमा पर विद्युत क्षेत्र के लिए धन्यवाद, करंट केवल एक ही तरह से प्रवाहित हो सकता है, और इस प्रकार मुक्त इलेक्ट्रॉन आपके कैलकुलेटर में तार के एक सर्किट के चारों ओर यात्रा करते हुए समाप्त होता है, मार्ग में काम करता है।
शुद्धिकरण
पृथ्वी पर सिलिकॉन आमतौर पर ऑक्सीजन के साथ संयुक्त पाया जाता है, और ऑक्सीजन को हटाना मुश्किल होता है। निर्माता आमतौर पर क्वार्टजाइट नामक खनिज लेते हैं और इसे शुद्ध कार्बन के साथ भट्टी में सेंकते हैं। इसके बाद वे क्लोरीन के साथ उत्पाद की प्रतिक्रिया करके सिलिकॉन टेट्राक्लोराइड बनाते हैं। इसे हाइड्रोजन के साथ मिलाने से अशुद्ध सिलिकॉन बनता है जिसमें हाइड्रोक्लोरिक एसिड एक उपोत्पाद के रूप में होता है। शेष अशुद्धियों को एक पिघलने की प्रक्रिया के माध्यम से हटा दिया जाता है जिसे ज़ोन रिफाइनिंग कहा जाता है।
एक वैकल्पिक प्रक्रिया एक इलेक्ट्रिक स्पार्क के साथ सिलाने गैस या SiH4 को जप करती है, जिससे सिलिकॉन और हाइड्रोजन दोनों गैस निकलती है। इस प्रक्रिया का उपयोग तथाकथित अनाकार सिलिकॉन बनाने के लिए किया जाता है जिसकी संरचना क्रिस्टलीय रूप से भिन्न होती है।
विचार
आमतौर पर आपके कैलकुलेटर की तरह सौर कोशिकाओं की दक्षता लगभग 15 प्रतिशत होती है। सेल से टकराने वाले अधिकांश प्रकाश में या तो बहुत कम या बहुत अधिक ऊर्जा होती है जो इलेक्ट्रॉनों को हटाने और वर्तमान प्रवाह बनाने के लिए होती है। कभी-कभी जब प्रकाश में ऊर्जा की सही मात्रा होती है, तब भी यह जिस इलेक्ट्रॉन को हटाता है वह एक "छेद" के साथ पुनर्संयोजन करता है और ऊर्जा गर्मी के रूप में बर्बाद हो जाती है। अंत में, कुछ प्रकाश सिलिकॉन की सतह से परावर्तित होता है, यही कारण है कि जब आप उन्हें प्रकाश के समकोण पर रखते हैं तो कोशिकाएं थोड़ी चमकदार दिखती हैं।