Sel surya pada kalkulator Anda menjebak energi matahari dan mengubahnya menjadi energi listrik untuk memberi daya pada layar kristal cair kalkulator Anda. Bahan dalam sel surya ini adalah silikon kristal. Silikon adalah elemen yang cukup umum di Bumi -- pasir pantai, misalnya, terbuat dari senyawa silikon. Memurnikan silikon, bagaimanapun, sulit dan itulah mengapa tidak murah meskipun begitu melimpah di kerak bumi.
Silikon yang didoping
Silikon dalam sel surya kalkulator Anda tidak murni, karena telah diolah atau diolah secara kimia untuk menambahkan kotoran tertentu. Silikon yang didoping yang memiliki elektron ekstra disebut tipe-N, sedangkan silikon yang didoping yang kehilangan elektron disebut tipe-P. Silikon tipe-N biasanya mengandung tambahan antimon, arsenik atau fosfor, sedangkan silikon tipe-P biasanya mengandung tambahan boron, aluminium atau galium. Perlakuan silikon dengan gas fosfin atau PH3 menambahkan fosfor untuk membuat silikon tipe-N, sedangkan gas diboran atau B2H6 menambahkan boron untuk membuat silikon tipe-P.
Operasi
Sel surya kalkulator Anda mengandung lapisan silikon tipe-N yang berdekatan dengan lapisan silikon tipe-P. Beberapa elektron ekstra dalam lapisan tipe-N mengalir ke lapisan tipe-P, meninggalkan setiap lapisan dengan muatan bersih. Muatan bersih di kedua lapisan ini menciptakan medan listrik. Ketika cahaya mengenai sel surya, ia melepaskan elektron, mengganggu keseimbangan di perbatasan tipe-N tipe-P. Berkat medan listrik di perbatasan, arus hanya dapat mengalir satu arah, dan dengan demikian elektron yang dibebaskan akhirnya berjalan di sekitar rangkaian kawat di kalkulator Anda, melakukan pekerjaan dalam perjalanan.
Pemurnian
Silikon di Bumi biasanya ditemukan dikombinasikan dengan oksigen, dan mengeluarkan oksigen itu sulit. Produsen umumnya mengambil mineral yang disebut kuarsit dan memanggangnya dalam tungku bersama dengan karbon murni. Selanjutnya mereka mereaksikan produk dengan klorin untuk membuat silikon tetraklorida. Menggabungkan ini dengan hasil hidrogen dalam silikon murni dengan asam klorida sebagai produk sampingan. Kotoran yang tersisa dihilangkan melalui proses peleburan yang disebut pemurnian zona.
Sebuah proses alternatif zaps gas silan atau SiH4 dengan percikan listrik, menghasilkan baik silikon dan gas hidrogen. Proses ini digunakan untuk membuat apa yang disebut silikon amorf yang memiliki struktur berbeda dari bentuk kristal.
Pertimbangan
Biasanya efisiensi sel surya seperti yang ada di kalkulator Anda berjalan sekitar 15 persen. Sebagian besar cahaya yang mengenai sel memiliki energi yang terlalu sedikit atau terlalu banyak untuk melepaskan elektron dan menciptakan aliran arus. Kadang-kadang bahkan ketika cahaya memang memiliki jumlah energi yang tepat, elektron yang dilepaskannya bergabung kembali dengan "lubang" dan energinya terbuang sebagai panas. Terakhir, sebagian cahaya dipantulkan dari permukaan silikon, itulah sebabnya sel terlihat sedikit berkilau saat Anda memegangnya pada sudut yang tepat terhadap cahaya.