Skaičiuoklės saulės elementai sulaiko saulės energiją ir paverčia ją elektros energija, kad maitintų jūsų skaičiuoklės skystųjų kristalų ekraną. Šių saulės elementų medžiaga yra kristalinis silicis. Silicis yra gana paplitęs elementas Žemėje - pavyzdžiui, paplūdimio smėlis gaminamas iš silicio junginių. Vis dėlto silicį išvalyti yra sunku, todėl jis nėra pigus, nors jo taip gausu Žemės plutoje.
Dopuotas silicis
Skaičiuoklės saulės elementų silicis nėra grynas, nes jis buvo legiruotas arba chemiškai apdorotas, kad būtų pridėta specifinių priemaišų. Dopuotas silicis, turintis papildomų elektronų, vadinamas N tipo, o legiruotas silicis, kuriam trūksta elektronų, vadinamas P tipo. N tipo silicyje paprastai yra pridėta stibio, arseno ar fosforo, o P tipo silicyje paprastai yra pridėta boro, aliuminio ar galio. Apdorojus silicį fosfino dujomis arba PH3, fosforas prideda N tipo silicį, o diborano dujos arba B2H6 prideda boro, kad gautų P tipo silicį.
Operacija
Skaičiuoklės saulės elementuose yra N tipo silicio sluoksnis, esantis šalia P tipo silicio sluoksnio. Kai kurie papildomi elektronai N tipo sluoksnyje teka į P tipo sluoksnį, paliekant kiekvienam sluoksniui grynąjį krūvį. Šis grynasis krūvis abiejuose sluoksniuose sukuria elektrinį lauką. Šviesai pataikius į saulės elementą, ji išstumia elektroną, išardydama pusiausvyrą ties P tipo N tipo siena. Dėl pasienyje esančio elektrinio lauko srovė gali tekėti tik vienu keliu, taigi išlaisvintas elektronas jūsų skaičiuoklėje galų gale keliauja aplink laido grandinę ir atlieka darbą.
Gryninimas
Silicio Žemėje paprastai yra kartu su deguonimi, todėl pašalinti deguonį sunku. Gamintojai paprastai paima mineralą, vadinamą kvarcitu, ir kepa jį krosnyje kartu su gryna anglimi. Tada jie reaguoja į produktą su chloru, kad gautų silicio tetrachloridą. Derinant tai su vandeniliu, gaunamas nešvarus silicis su šalutiniu druskos rūgštimi. Likusios priemaišos pašalinamos lydymo procese, vadinamame zonos rafinavimu.
Alternatyvus procesas uždaro silano dujas arba SiH4 su elektrine kibirkštimi, gaunant silicio ir vandenilio dujas. Šis procesas naudojamas gaminant vadinamąjį amorfinį silicį, kurio struktūra skiriasi nuo kristalinės formos.
Svarstymai
Paprastai tokių saulės elementų, kaip jūsų skaičiuoklėje, efektyvumas siekia apie 15 proc. Didžioji į ląstelę trenkiančios šviesos dalis turi arba per mažai, arba per daug energijos, kad išstumtų elektronus ir sukurtų srovės srautą. Kartais net tada, kai šviesa turi reikiamą energijos kiekį, elektronas, kurį jis išstumia, rekombinuojasi su „skylute“ ir energija eikvojama kaip šiluma. Galiausiai, dalis šviesos atsispindi nuo silicio paviršiaus, todėl ląstelės atrodo šiek tiek blizgios, kai jas laikote stačiu kampu į šviesą.