Sončne celice na vašem kalkulatorju ujamejo sončno energijo in jo pretvorijo v električno energijo za napajanje zaslona s tekočimi kristali vašega kalkulatorja. Snov v teh sončnih celicah je kristalni silicij. Silicij je dokaj pogost element na Zemlji - pesek na plaži je na primer izdelan iz silicijevih spojin. Čiščenje silicija pa je težko in zato ni poceni, čeprav je v Zemljini skorji tako veliko.
Dopiran silicij
Silicij v sončnih celicah vašega kalkulatorja ni čist, ker je dopiran ali kemično obdelan za dodajanje posebnih nečistoč. Dopirani silicij, ki ima dodatne elektrone, se imenuje N-tip, medtem ko dopirani silicij, ki mu manjkajo elektroni, imenujemo P-tip. Silicij tipa N običajno vsebuje dodan antimon, arzen ali fosfor, medtem ko silicij tipa P običajno vsebuje dodan bor, aluminij ali galij. Obdelava silicija s plinom fosfinom ali PH3 doda fosfor, da nastane silicij tipa N, medtem ko plin diboran ali B2H6 doda bor za tvorbo silicija tipa P.
Delovanje
Sončne celice vašega kalkulatorja vsebujejo plast silicija tipa N, ki meji na plast silicija tipa P. Nekateri odvečni elektroni v plasti N-tipa se pretakajo v plast tipa P, pri čemer ima vsaka plast neto naboj. Ta neto naboj v obeh plasteh ustvarja električno polje. Ko svetloba udari v sončno celico, ta odžene elektron in poruši ravnovesje na meji tipa N tipa P. Zahvaljujoč električnemu polju na meji lahko tok teče le v eno smer in tako osvobojeni elektron na koncu potuje po žičnem krogu v vašem kalkulatorju in opravlja delo na poti.
Čiščenje
Silicij na Zemlji običajno najdemo v kombinaciji s kisikom in odstranjevanje kisika je težko. Proizvajalci običajno vzamejo mineral, imenovan kvarcit, in ga spečejo v peči skupaj s čistim ogljikom. Nato produkt reagirajo s klorom, da nastane silicijev tetraklorid. V kombinaciji z vodikom nastane nečist silicij s klorovodikovo kislino kot stranskim produktom. Preostale nečistoče se odstranijo s postopkom taljenja, ki se imenuje consko rafiniranje.
Alternativni postopek za silan plin ali SiH4 zapre z električno iskro, pri čemer dobimo tako silicij kot plin vodik. Ta postopek se uporablja za izdelavo tako imenovanega amorfnega silicija, ki ima drugačno strukturo kot kristalna oblika.
Premisleki
Učinkovitost sončnih celic, kot je tista v vašem kalkulatorju, je običajno približno 15-odstotna. Velik del svetlobe, ki udari v celico, ima bodisi premalo bodisi preveč energije, da odžene elektrone in ustvari tok. Včasih tudi takrat, ko ima svetloba pravo količino energije, se elektrolin, ki ga odseli, rekombinira z "luknjo" in energija se zapravi kot toplota. Končno se nekaj svetlobe odbije od površine silicija, zato so celice videti nekoliko sijoče, ko jih držite pod pravim kotom na svetlobo.