Celulele solare de pe calculatorul dvs. captează energia solară și o convertesc în energie electrică pentru a alimenta afișajul cu cristale lichide al calculatorului. Materialul din aceste celule solare este siliciu cristalin. Siliciul este un element destul de comun pe Pământ - nisipul de plajă, de exemplu, este fabricat din compuși de siliciu. Cu toate acestea, purificarea siliciului este dificilă și de aceea nu este ieftină, deși este atât de abundentă în scoarța Pământului.
Siliciu dopat
Siliciul din celulele solare ale calculatorului dvs. nu este pur, deoarece a fost dopat sau tratat chimic pentru a adăuga impurități specifice. Siliciul dopat care are electroni suplimentari se numește tip N, în timp ce siliciu dopat căruia îi lipsesc electroni se numește tip P. Siliciul de tip N conține de obicei antimoniu, arsenic sau fosfor, în timp ce siliciul de tip P conține bor, aluminiu sau galiu. Tratarea siliciului cu gaz fosfină sau PH3 adaugă fosfor pentru a produce siliciu de tip N, în timp ce gazul diboran sau B2H6 adaugă bor pentru a produce siliciu de tip P.
Operațiune
Celulele solare ale calculatorului dvs. conțin un strat de siliciu de tip N adiacent unui strat de siliciu de tip P. Unii dintre electronii suplimentari din stratul de tip N curg în stratul de tip P, lăsând fiecare strat cu o încărcare netă. Această încărcare netă în ambele straturi creează un câmp electric. Când lumina lovește celula solară, aceasta dislocă un electron, supărând echilibrul la marginea de tip P de tip N. Datorită câmpului electric de la graniță, curentul poate circula într-un singur sens și, astfel, electronul eliberat ajunge să călătorească în jurul unui circuit de sârmă din calculatorul dvs., efectuând lucrări pe drum.
Purificare
Siliciul de pe Pământ se găsește de obicei combinat cu oxigen, iar îndepărtarea oxigenului este dificilă. În general, producătorii iau un mineral numit cuarțit și îl coace într-un cuptor împreună cu carbon pur. Apoi reacționează produsul cu clor pentru a produce tetraclorură de siliciu. Combinând acest lucru cu hidrogenul rezultă siliciu impur cu acid clorhidric ca produs secundar. Impuritățile rămase sunt îndepărtate printr-un proces de topire numit rafinare a zonei.
Un proces alternativ elimină gazul silanic sau SiH4 cu o scânteie electrică, producând atât siliciu, cât și hidrogen gazos. Acest proces este utilizat pentru a produce așa-numitul siliciu amorf care are o structură diferită de forma cristalină.
Considerații
De obicei, eficiența pentru celulele solare, cum ar fi cele din calculatorul dvs., este de aproximativ 15%. O mare parte din lumina care lovește celula are fie prea puțină, fie prea multă energie pentru a disloca electronii și a crea fluxul de curent. Uneori, chiar și atunci când lumina are cantitatea potrivită de energie, electronul pe care îl dislocă se recombină cu o „gaură” și energia este irosită ca căldură. În cele din urmă, o parte din lumină este reflectată de pe suprafața siliciului, motiv pentru care celulele arată puțin strălucitoare atunci când le țineți în unghi drept față de lumină.