Tartalom
A számológép napelemei csapdába ejtik a napenergiát, és elektromos energiává alakítják, hogy táplálja a számológépek folyadékkristályos kijelzőjét. Ezekben a napelemekben az anyag kristályos szilícium. A szilícium egy meglehetősen általános elem a Földön - például a tengerparti homokot szilíciumvegyületekből állítják elő. A szilícium tisztítása azonban nehéz, és ezért nem olcsó, még akkor is, ha a földkéregben olyan bőséges.
Doppolt szilikon
A számológépek napelemeiben a szilícium nem tiszta, mert adalékolva vagy kémiailag kezelve specifikus szennyeződéseket hoztak létre. Az elektronokkal ellátott, duzzasztott szilíciumot N-típusúnak, míg az elektronok hiányát tartalmazó adalékolt szilíciumot P-típusúnak nevezzük. Az N-típusú szilícium tipikusan antimonot, arzént vagy foszfort tartalmaz, míg a P-típusú szilícium általában hozzáadott bórt, alumíniumot vagy galliumot tartalmaz. A szilícium foszfin gázzal vagy PH3-tal történő kezelése foszfort ad az N-típusú szilícium előállításához, míg a diborán gáz vagy a B2H6 bórt ad hozzá P-típusú szilícium előállításához.
Művelet
A számológépek napelemei N-típusú szilíciumréteget tartalmaznak a P-típusú szilíciumréteg mellett. Az N típusú rétegben lévő extra elektronok egy része a P típusú rétegbe áramlik, így minden réteg nettó töltéssel rendelkezik. Ez a nettó töltés mindkét rétegben elektromos mezőt hoz létre. Amikor a fény eltalálja a napelemet, az elmozdítja az elektronot, megzavarva az egyensúlyt a P-típusú N-típusú határon. A határon lévő elektromos mezőnek köszönhetően az áram csak egy irányban áramolhat, és így a felszabadult elektron végül a számológép vezetékköre körül halad és útközben végez munkát.
Tisztítás
A Földön a szilíciumot általában oxigénnel kombinálva találják meg, és az oxigén eltávolítása nehéz. A gyártók általában kvarcitnak nevezett ásványt vesznek, és kemencében sütik, tiszta szénnel együtt. Ezután a terméket klórral reagáltatva szilícium-tetrakloriddá alakulnak. Ha ezt hidrogénnel kombináljuk, a szennyezett szilíciumot sósavval, melléktermékként kapjuk. A fennmaradó szennyeződéseket egy zóna finomításnak nevezett olvadási eljárással távolítják el.
Alternatív eljárásként a szilán-gázt vagy a SiH4-et elektromos szikra segítségével elpárologtatják, így szilikon- és hidrogén-gázt eredményezve. Ezt az eljárást úgynevezett amorf szilícium előállítására használják, amelynek szerkezete eltér a kristályos formától.
szempontok
A napelemek hatékonysága jellemzően körülbelül 15 százalék. A cellába ütköző fény nagy részében vagy túl kevés, vagy túl sok az energia az elektronok kiszorításához és az áramlás létrehozásához. Időnként akkor is, ha a fénynek megfelelő mennyiségű energiája van, akkor a kirekesztett elektron rekombinálódik egy "lyukkal", és az energia hőként pazarlik el. Végül a fény egy része visszatükröződik a szilícium felületén, ezért a sejtek kissé fényesnek tűnnek, ha azokat a fényhez derékszögben tartják.