계산기의 태양 전지는 태양 에너지를 가두어 전기 에너지로 변환하여 계산기의 액정 디스플레이에 전력을 공급합니다. 이 태양 전지의 재료는 결정질 실리콘입니다. 실리콘은 지구상에서 상당히 흔한 원소입니다. 예를 들어 해변 모래는 실리콘 화합물로 만들어집니다. 그러나 실리콘을 정화하는 것은 어렵 기 때문에 지각에 너무 풍부하더라도 저렴하지 않습니다.
도핑 된 실리콘
계산기의 태양 전지에있는 실리콘은 특정 불순물을 추가하기 위해 도핑되거나 화학적으로 처리 되었기 때문에 순수하지 않습니다. 여분의 전자가있는 도핑 된 실리콘을 N 형이라고하고 전자가없는 도핑 된 실리콘을 P 형이라고합니다. N 형 실리콘에는 일반적으로 안티몬, 비소 또는 인이 추가 된 반면 P 형 실리콘에는 일반적으로 붕소, 알루미늄 또는 갈륨이 추가되어 있습니다. 실리콘을 포스 핀 가스 또는 PH3로 처리하면 인이 추가되어 N 형 실리콘이 생성되는 반면 디보 란 가스 또는 B2H6은 붕소를 추가하여 P 형 실리콘을 만듭니다.
조작
계산기의 태양 전지에는 P 형 실리콘 층에 인접한 N 형 실리콘 층이 포함되어 있습니다. N 형 층의 추가 전자 중 일부는 P 형 층으로 흘러 들어가 각 층에 순 전하를 남깁니다. 두 층의이 순 전하는 전기장을 생성합니다. 빛이 태양 전지에 닿으면 전자를 빼내어 P 형 N 형 경계에서 균형을 깨뜨립니다. 경계의 전기장 덕분에 전류는 한 방향으로 만 흐를 수 있으므로 자유 전자는 계산기의 전선 회로 주위를 이동하여 작업을 수행합니다.
정화
지구상의 실리콘은 일반적으로 산소와 결합되어 발견되며 산소를 제거하는 것은 어렵습니다. 제조업체는 일반적으로 규암이라는 광물을 순수 탄소와 함께 용광로에서 굽습니다. 다음으로 그들은 생성물을 염소와 반응시켜 사염화 규소를 만듭니다. 이것을 수소와 결합하면 불순한 실리콘과 염산이 부산물로 생성됩니다. 나머지 불순물은 구역 정제라는 용융 공정을 통해 제거됩니다.
대체 공정은 실란 가스 또는 SiH4를 전기 스파크로 흡수시켜 실리콘과 수소 가스를 모두 생성합니다. 이 공정은 결정 형태와 다른 구조를 가진 소위 비정질 실리콘을 만드는 데 사용됩니다.
고려 사항
일반적으로 계산기와 같은 태양 전지의 효율성은 약 15 %입니다. 세포를 비추는 빛의 대부분은 전자를 제거하고 전류 흐름을 생성하기에 너무 적거나 너무 많은 에너지를 가지고 있습니다. 때때로 빛이 적당한 양의 에너지를 가지고 있더라도 그것이 빠져 나가는 전자는 "구멍"과 재결합하여 에너지가 열로 낭비됩니다. 마지막으로, 빛의 일부는 실리콘 표면에서 반사되기 때문에 세포를 빛에 직각으로 유지하면 세포가 약간 반짝 거리는 것처럼 보입니다.