Solárne články na vašej kalkulačke zachytávajú slnečnú energiu a konvertujú ju na elektrickú energiu, ktorá napája displej z tekutých kryštálov vašej kalkulačky. Materiál v týchto solárnych článkoch je kryštalický kremík. Kremík je na Zemi pomerne častým prvkom - napríklad piesok z pláže je vyrobený zo zlúčenín kremíka. Čistiť kremík je však ťažké a preto nie je lacný, aj keď je v zemskej kôre taký bohatý.
Dopovaný kremík
Kremík v solárnych článkoch vašej kalkulačky nie je čistý, pretože bol dopovaný alebo chemicky upravený tak, aby pridával špecifické nečistoty. Dopovaný kremík, ktorý má ďalšie elektróny, sa nazýva N-typ, zatiaľ čo dopovaný kremík, ktorý chýba elektróny, sa nazýva P-typ. Kremík typu N typicky obsahuje pridaný antimón, arzén alebo fosfor, zatiaľ čo kremík typu P typicky obsahuje pridaný bór, hliník alebo gálium. Ošetrenie kremíka plynným fosfínom alebo PH3 dodáva fosfor na výrobu kremíka typu N, zatiaľ čo plynný diborán alebo B2H6 pridáva bór na výrobu kremíka typu P.
Prevádzka
Solárne články vašej kalkulačky obsahujú vrstvu kremíka typu N susediacu s vrstvou kremíka typu P. Niektoré ďalšie elektróny vo vrstve typu N prúdia do vrstvy typu P a každá vrstva zostáva s čistým nábojom. Tento sieťový náboj v oboch vrstvách vytvára elektrické pole. Keď svetlo dopadne na solárny článok, uvoľní elektrón a naruší rovnováhu na hranici typu P. Vďaka elektrickému poľu na hranici môže prúd tiecť iba jedným smerom, a tak uvoľnený elektrón skončí obiehaním drôtu vo vašej kalkulačke a bude pracovať na ceste.
Čistenie
Kremík na Zemi sa zvyčajne nachádza v kombinácii s kyslíkom a jeho odstránenie je ťažké. Výrobcovia zvyčajne berú minerál zvaný kremenec a pečú ho v peci spolu s čistým uhlíkom. Ďalej reagujú s chlórom na chlorid kremičitý. Výsledkom tejto kombinácie s vodíkom je nečistý kremík s kyselinou chlorovodíkovou ako vedľajším produktom. Zvyšné nečistoty sa odstraňujú procesom tavenia, ktorý sa nazýva zónová rafinácia.
Alternatívny proces zaznamenáva silanový plyn alebo SiH4 s elektrickou iskrou, pričom sa získava plynný kremík aj vodík. Tento proces sa používa na výrobu takzvaného amorfného kremíka, ktorý má inú štruktúru ako kryštalická forma.
Úvahy
Účinnosť solárnych článkov, ako sú tie vo vašej kalkulačke, je zvyčajne okolo 15 percent. Veľa svetla, ktoré dopadá na bunku, má buď príliš málo alebo príliš veľa energie na to, aby vytlačilo elektróny a vytvorilo prúd. Niekedy, aj keď má svetlo správne množstvo energie, elektrón, ktorý uvoľňuje, sa znova spojí s „dierou“ a energia sa stráca ako teplo. Nakoniec sa časť svetla odráža od povrchu kremíka, a preto bunky vyzerajú trochu lesklo, keď ich držíte v správnom uhle k svetlu.
