วัสดุที่ใช้ในเซลล์แสงอาทิตย์ของเครื่องคิดเลข

เซลล์แสงอาทิตย์บนเครื่องคิดเลขของคุณดักจับพลังงานแสงอาทิตย์และแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าเพื่อให้พลังงานแก่จอแสดงผลคริสตัลเหลวของเครื่องคิดเลข วัสดุในเซลล์แสงอาทิตย์เหล่านี้เป็นผลึกซิลิกอน ซิลิคอนเป็นองค์ประกอบที่พบได้ทั่วไปบนโลก ตัวอย่างเช่น หาดทรายทำจากสารประกอบซิลิกอน อย่างไรก็ตาม การทำให้บริสุทธิ์ซิลิกอนนั้นทำได้ยาก และนั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงไม่ถูกแม้ว่าจะมีอยู่มากมายในเปลือกโลกก็ตาม

ซิลิกอนในเซลล์แสงอาทิตย์ของเครื่องคิดเลขของคุณไม่บริสุทธิ์ เนื่องจากมีการเจือหรือบำบัดทางเคมีเพื่อเพิ่มสิ่งเจือปนเฉพาะ ซิลิคอนเจือที่มีอิเลคตรอนพิเศษเรียกว่า N-type ในขณะที่ซิลิคอนเจือที่มีอิเล็กตรอนที่ขาดหายไปเรียกว่า P-type ซิลิกอนชนิด N มักประกอบด้วยพลวง สารหนู หรือฟอสฟอรัส ในขณะที่ซิลิกอนชนิด P มักประกอบด้วยโบรอน อะลูมิเนียม หรือแกลเลียม การบำบัดซิลิกอนด้วยก๊าซฟอสฟีนหรือ PH3 จะเพิ่มฟอสฟอรัสเพื่อสร้างซิลิกอนชนิด N ในขณะที่ก๊าซไดโบเรนหรือ B2H6 เพิ่มโบรอนเพื่อสร้างซิลิกอนชนิด P

เซลล์แสงอาทิตย์ของเครื่องคิดเลขของคุณมีชั้นของซิลิกอนชนิด N อยู่ติดกับชั้นของซิลิกอนชนิด P อิเล็กตรอนพิเศษบางตัวในชั้นชนิด N จะไหลเข้าสู่ชั้นชนิด P โดยปล่อยให้แต่ละชั้นมีประจุสุทธิ ประจุสุทธิในทั้งสองชั้นนี้จะสร้างสนามไฟฟ้า เมื่อแสงกระทบกับโซลาร์เซลล์ มันจะขับอิเล็กตรอนออกมา ซึ่งทำให้สมดุลที่ขอบประเภท N ชนิด P เสีย ต้องขอบคุณสนามไฟฟ้าที่ชายแดน กระแสสามารถไหลได้เพียงทางเดียว ดังนั้นอิเล็กตรอนอิสระจึงเดินทางรอบวงจรลวดในเครื่องคิดเลขของคุณ เพื่อทำงานระหว่างทาง

โดยปกติแล้วจะพบซิลิคอนบนโลกรวมกับออกซิเจน และการกำจัดออกซิเจนนั้นทำได้ยาก ผู้ผลิตมักนำแร่ที่เรียกว่าควอทไซต์มาอบในเตาหลอมร่วมกับคาร์บอนบริสุทธิ์ จากนั้นทำปฏิกิริยากับผลิตภัณฑ์ด้วยคลอรีนเพื่อผลิตซิลิคอนเตตระคลอไรด์ การรวมสิ่งนี้กับไฮโดรเจนทำให้เกิดซิลิกอนที่ไม่บริสุทธิ์กับกรดไฮโดรคลอริกเป็นผลพลอยได้ สิ่งเจือปนที่เหลือจะถูกลบออกผ่านกระบวนการหลอมที่เรียกว่าการกลั่นโซน

กระบวนการทางเลือกอื่นปะทะก๊าซไซเลนหรือ SiH4 ด้วยประกายไฟฟ้า ทำให้เกิดทั้งก๊าซซิลิกอนและไฮโดรเจน กระบวนการนี้ใช้ในการผลิตซิลิคอนอสัณฐานที่เรียกว่าอสัณฐานซึ่งมีโครงสร้างแตกต่างจากรูปแบบผลึก

โดยปกติประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์เช่นเดียวกับในเครื่องคิดเลขของคุณจะทำงานประมาณ 15 เปอร์เซ็นต์ แสงส่วนใหญ่ที่กระทบเซลล์มีพลังงานน้อยเกินไปหรือมากเกินไปที่จะขับอิเล็กตรอนและสร้างกระแส บางครั้งแม้แสงจะมีพลังงานในปริมาณที่เหมาะสม อิเล็กตรอนที่มันขับกลับรวมตัวด้วย "รู" และพลังงานก็สูญเปล่าเป็นความร้อน ในที่สุด แสงบางส่วนก็สะท้อนออกจากพื้นผิวของซิลิกอน ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้เซลล์ดูเป็นมันเงาเล็กน้อยเมื่อคุณถือพวกมันในมุมที่เหมาะสมกับแสง