A számológépén található napelemek csapdába ejtik a napenergiát és elektromos energiává alakítják a számológép folyadékkristályos kijelzőjének áramellátását. Az anyag ezekben a napelemekben kristályos szilícium. A szilícium meglehetősen gyakori elem a Földön - például a tengerparti homok szilícium-vegyületekből készül. A szilícium tisztítása azonban nehéz, és ezért nem olcsó, annak ellenére, hogy a földkéregben annyira bőséges.
Doppingolt szilícium
A számológép napelemjeiben lévő szilícium nem tiszta, mert adalékolt vagy kémiai úton kezelték hozzá bizonyos szennyeződéseket. A doppingolt szilíciumot, amely extra elektronokat tartalmaz, N-típusúnak, míg az adalékolt szilíciumot, amelyből hiányoznak az elektronok, P-típusúnak nevezzük. Az N-típusú szilícium általában antimonot, arzént vagy foszfort tartalmaz, míg a P-típusú szilícium általában hozzáadott bórt, alumíniumot vagy galliumot tartalmaz. A szilícium foszfinnal vagy PH3-val történő kezelése foszfort ad hozzá N-típusú szilícium előállításához, míg a diborángáz vagy a B2H6 bórt ad a P-típusú szilícium előállításához.
Művelet
A számológép napelemei tartalmaznak egy N-típusú szilíciumréteget, amely szomszédos a P-típusú szilíciumréteggel. Az N-típusú rétegben lévő extra elektronok egy része a P-típusú rétegbe áramlik, így minden réteg nettó töltéssel rendelkezik. Ez a nettó töltés mindkét rétegben elektromos teret hoz létre. Amikor a fény beüt a napelembe, az kiszorítja az elektront, felborítva az egyensúlyt a P-típusú N-típusú határnál. A határon lévő elektromos mezőnek köszönhetően az áram csak egyféleképpen áramolhat, és így a felszabadult elektron végül egy vezeték áramköre körül halad a számológépben, és útközben végez munkát.
Tisztítás
A szilícium a Földön általában oxigénnel kombinálva található, és az oxigén eltávolítása nehéz. A gyártók általában vesznek egy kvarcit nevű ásványi anyagot, és kemencében sütik tiszta szénnel együtt. Ezután a terméket klórral reagáltatva szilícium-tetrakloridot állítanak elő. Ennek hidrogénnel történő kombinálása tiszta szilíciumot eredményez melléktermékként sósavval. A fennmaradó szennyeződéseket olvasztási eljárással távolítják el, amelyet zónafinomításnak neveznek.
Egy alternatív eljárás a szilángázt vagy SiH4-et elektromos szikrával lezárja, így szilícium- és hidrogéngázt is eredményez. Ezt az eljárást úgynevezett amorf szilícium előállítására használják, amelynek szerkezete eltér a kristályos formától.
Megfontolások
A számológépéhez hasonló napelemek hatásfoka általában 15 százalék. A sejtet elütő fény nagy részének vagy túl kevés, vagy túl sok energiája van ahhoz, hogy az elektronokat kiszorítsa és áramáramot hozzon létre. Néha, még akkor is, ha a fénynek megfelelő mennyiségű energiája van, az elektron, amelyet kiszorít, rekombinánsokat "lyukkal" kombinál, és az energia hőként pazarolódik el. Végül a fény egy része visszaverődik a szilícium felületéről, ezért a sejtek kissé fényesek, amikor a fényre derékszögben tartják őket.