Соларне ћелије на вашем калкулатору заробљавају сунчеву енергију и претварају је у електричну енергију за напајање екрана од течних кристала вашег калкулатора. Материјал ових соларних ћелија је кристални силицијум. Силицијум је прилично чест елемент на Земљи - песак на плажи се, на пример, прави од силицијумових једињења. Пречишћавање силицијума је, међутим, тешко и зато није јефтино иако га има толико у Земљиној кори.
Допирани силицијум
Силицијум у соларним ћелијама вашег калкулатора није чист, јер је допиран или хемијски третиран да би додао одређене нечистоће. Легирани силицијум који има додатне електроне назива се Н-тип, док се допирани силицијум којем недостају електрони назива П-тип. Силицијум типа Н обично садржи додани антимон, арсен или фосфор, док силицијум типа П обично садржи додани бор, алуминијум или галијум. Обрада силицијума гасом фосфином или ПХ3 додаје фосфор да би се добио силицијум Н-типа, док гас диборан или Б2Х6 додаје бор да би се створио силицијум П-типа.
Операција
Соларне ћелије вашег калкулатора садрже слој силицијума Н-типа који се налази уз слој силицијума П-типа. Неки од додатних електрона у слоју типа Н уливају се у слој типа П, остављајући сваки слој нето наелектрисања. Овај нето набој у оба слоја ствара електрично поље. Када светлост удари у соларну ћелију, она помера електрон, нарушавајући равнотежу на граници типа Н типа П. Захваљујући електричном пољу на граници, струја може да тече само у једном смеру, а ослобођени електрон на крају путује око круга жице у вашем калкулатору, обављајући посао на путу.
Пречишћавање
Силицијум на Земљи се обично налази у комбинацији са кисеоником, а уклањање кисеоника је тешко. Произвођачи углавном узимају минерал зван кварцит и пеку га у пећи заједно са чистим угљеником. Затим реагују са хлором и производе силицијум тетрахлорид. Комбиновањем овог са водоником добија се нечисти силицијум са хлороводоничном киселином као нуспродуктом. Преостале нечистоће уклањају се поступком топљења који се назива рафинирање у зони.
Алтернативни поступак запаљује силански гас или СиХ4 електричном искром, дајући гас силицијума и водоника. Овим поступком се добија такозвани аморфни силицијум који има другачију структуру од кристалног облика.
Разматрања
Ефикасност соларних ћелија попут оних у вашем калкулатору обично износи око 15 процената. Већина светлости која удара у ћелију има или премало или превише енергије за одбацивање електрона и стварање струјног тока. Понекад се чак и када светлост има праву количину енергије, електрон који избацује рекомбинује са „рупом“ и енергија се троши као топлота. Коначно, део светлости се одбија од површине силицијума, због чега ћелије изгледају мало сјајно када их држите под правим углом у односу на светлост.