חומר המשמש בתאי השמש של המחשבון

התאים הסולאריים במחשבון שלך לוכדים אנרגיית שמש וממירים אותה לאנרגיה חשמלית להפעלת תצוגת הגביש הנוזלי של המחשבון. החומר בתאים סולאריים אלה הוא סיליקון גבישי. סיליקון הוא יסוד שכיח למדי על פני כדור הארץ - חול חוף, למשל, עשוי מתרכובות סיליקון. טיהור סיליקון, לעומת זאת, קשה ולכן הוא לא זול למרות שהוא כל כך שופע בקרום כדור הארץ.

הסיליקון בתאי השמש של המחשבון שלך אינו טהור מכיוון שהוא מסומם או מטופל כימית כדי להוסיף זיהומים ספציפיים. סיליקון מסומם שיש בו אלקטרונים נוספים נקרא סוג N ואילו סיליקון מסומם שחסר לו אלקטרונים נקרא מסוג P. סיליקון מסוג N מכיל בדרך כלל תוספת אנטימון, ארסן או זרחן, ואילו סיליקון מסוג P מכיל בדרך כלל בורון, אלומיניום או גליום. טיפול בסיליקון בגז פוספין או PH3 מוסיף זרחן לייצור סיליקון מסוג N, ואילו גז דיבורן או B2H6 מוסיף בורון לייצור סיליקון מסוג P.

תאי השמש של המחשבון מכילים שכבה של סיליקון מסוג N הסמוכה לשכבה של סיליקון מסוג P. חלק מהאלקטרונים הנוספים בשכבה מסוג N זורמים לשכבה מסוג P ומשאירים כל שכבה מטען נטו. מטען נטו זה בשתי השכבות יוצר שדה חשמלי. כאשר האור פוגע בתא הסולרי, הוא פורק אלקטרון, ומפר את האיזון בגבול מסוג P מסוג N. הודות לשדה החשמלי בגבול, הזרם יכול לזרום רק בכיוון אחד, וכך בסופו של דבר האלקטרון המשוחרר מסתובב במעגל של חוט במחשב שלך ומבצע עבודה בדרך.

בדרך כלל נמצא סיליקון על כדור הארץ בשילוב עם חמצן, והסרת החמצן קשה. היצרנים נוטלים בדרך כלל מינרל הנקרא קוורציט ואופים אותו בתנור יחד עם פחמן טהור. לאחר מכן הם מגיבים את המוצר עם כלור ליצירת טיטרכלוריד סיליקון. שילוב זה עם מימן גורם לסיליקון טהור עם חומצה הידרוכלורית כתוצר לוואי. שאר הזיהומים מוסרים באמצעות תהליך התכה הנקרא זיקוק אזור.

תהליך חלופי סופג גז סילאן או SiH4 עם ניצוץ חשמלי, המניב גז סיליקון וגז מימן. תהליך זה משמש לייצור מה שמכונה סיליקון אמורפי בעל מבנה שונה מהצורה הגבישית.

בדרך כלל היעילות של תאים סולאריים כמו אלה במחשבון שלך עומדת על כ -15 אחוזים. לרוב האור הפוגע בתא יש מעט מדי או יותר מדי אנרגיה כדי לעקור אלקטרונים וליצור זרימה שוטפת. לפעמים גם כאשר לאור יש את כמות האנרגיה הנכונה, האלקטרון שהוא פורק משלב מחדש עם "חור" והאנרגיה מתבזבזת כחום. לבסוף, חלק מהאור מוחזר מעל פני הסיליקון ולכן התאים נראים מעט מבריקים כשאתה מחזיק אותם בזווית הנכונה לאור.