Hesap makinenizdeki güneş pilleri, güneş enerjisini yakalar ve hesap makinenizin sıvı kristal ekranına güç sağlamak için elektrik enerjisine dönüştürür. Bu güneş pillerindeki malzeme kristal silisyumdur. Silikon, Dünya'da oldukça yaygın bir elementtir - örneğin sahil kumu, silikon bileşiklerinden yapılır. Ancak silikonu arındırmak zordur ve bu yüzden yerkabuğunda çok bol olmasına rağmen ucuz değildir.
katkılı silikon
Hesap makinenizin güneş pillerindeki silikon saf değildir, çünkü belirli safsızlıklar eklemek için katkılanmıştır veya kimyasal olarak işlemden geçirilmiştir. Fazladan elektronları olan katkılı silikona N-tipi, elektronları eksik olan katkılı silikona P-tipi denir. N tipi silikon tipik olarak ilave antimon, arsenik veya fosfor içerirken, P tipi silikon tipik olarak ilave bor, alüminyum veya galyum içerir. Silikonun fosfin gazı veya PH3 ile işlenmesi, N tipi silikon yapmak için fosfor eklerken, diboran gazı veya B2H6, P tipi silikon yapmak için bor ekler.
Operasyon
Hesap makinenizin güneş pilleri, bir P-tipi silikon tabakasına bitişik bir N-tipi silikon tabakası içerir. N-tipi katmandaki bazı ekstra elektronlar, her katmana net bir yük bırakarak P-tipi katmana akar. Her iki katmandaki bu net yük bir elektrik alanı oluşturur. Işık güneş hücresine çarptığında, bir elektronu yerinden oynatır ve P-tipi N-tipi sınırdaki dengeyi bozar. Sınırdaki elektrik alanı sayesinde akım sadece tek yönlü akabilir ve böylece serbest kalan elektron hesap makinenizdeki bir tel devresi etrafında dolaşarak yolda iş yapar.
arıtma
Yeryüzünde silikon genellikle oksijenle birlikte bulunur ve oksijeni uzaklaştırmak zordur. Üreticiler genellikle kuvarsit adı verilen bir mineral alır ve onu saf karbonla birlikte bir fırında pişirirler. Daha sonra, silikon tetraklorür yapmak için ürünü klorla reaksiyona sokarlar. Bunun hidrojen ile birleştirilmesi, yan ürün olarak hidroklorik asit ile saf olmayan silikon ile sonuçlanır. Kalan safsızlıklar, bölge arıtma adı verilen bir eritme işlemiyle giderilir.
Alternatif bir işlem, silan gazını veya SiH4'ü bir elektrik kıvılcımı ile zaplayarak hem silikon hem de hidrojen gazı verir. Bu işlem, kristal formdan farklı bir yapıya sahip olan amorf silikonu yapmak için kullanılır.
Hususlar
Tipik olarak, hesap makinenizdeki gibi güneş pillerinin verimliliği yaklaşık yüzde 15'tir. Hücreye çarpan ışığın çoğu, elektronları yerinden oynatmak ve akım akışı oluşturmak için ya çok az ya da çok fazla enerjiye sahiptir. Bazen ışık doğru miktarda enerjiye sahip olsa bile, yerinden çıkardığı elektron bir "delik" ile yeniden birleşir ve enerji ısı olarak boşa harcanır. Son olarak, ışığın bir kısmı silikonun yüzeyinden yansır, bu nedenle hücreler, ışığa doğru açıyla tuttuğunuzda biraz parlak görünür.