İçerik
Hesap makinenizdeki güneş pilleri güneş enerjisini yakalar ve hesap makinenizin sıvı kristal ekranını güçlendirmek için elektrik enerjisine dönüştürür. Bu güneş pillerindeki materyal kristalin silikondur. Silikon, Dünya üzerinde oldukça yaygın bir elementtir - örneğin plaj kumu, silikon bileşiklerinden yapılır. Bununla birlikte, silisyumun arındırılması zordur ve bu yüzden Dünya kabuğundaki kadar bol olmasına rağmen ucuz değildir.
Katkılı Silikon
Hesap makinelerinizdeki güneş enerjisi hücrelerinde bulunan silikon saf değildir, çünkü katkılı veya belirli safsızlıklar eklemek için kimyasal olarak işlem görmüştür. Ekstra elektron içeren katkılı silisyum N-tipi, elektron eksik olan katkılı silisyum P-tipi olarak adlandırılır. N tipi silikon tipik olarak ilave antimon, arsenik veya fosfor içerirken, P tipi silikon tipik olarak ilave bor, alüminyum veya galyum içerir. Silisyumun fosfin gazı veya PH3 ile işlenmesi, N tipi silisyum yapmak için fosfor eklerken, diboran gazı veya B2H6, P tipi silisyum yapmak için bor ekler.
Operasyon
Hesap makineleriniz güneş pilleri, P tipi silikon katmanına bitişik bir N tipi silikon tabakası içerir. N tipi katmandaki fazladan elektronların bazıları P tipi katmana akar ve her katmanı net yük ile bırakır. Her iki katmandaki bu net yük, bir elektrik alanı yaratır. Işık güneş piline çarptığında, P tipi N tipi sınırdaki dengeyi bozan bir elektron yerinden çıkar. Sınırdaki elektrik alanı sayesinde, akım yalnızca bir yönden akabilir ve böylece serbest kalan elektron, hesap makinesinde bir tel devresinin etrafında hareket ederek yol üzerinde çalışarak sona erer.
arıtma
Dünyadaki silikon genellikle oksijen ile birlikte bulunur ve oksijenin giderilmesi zordur. Üreticiler genellikle kuvarsit adı verilen bir minerali alır ve saf karbon ile birlikte bir fırında pişirirler. Daha sonra, silikon tetraklorür yapmak için ürünü klor ile reaksiyona sokarlar. Bunun hidrojen ile birleştirilmesi bir yan ürün olarak hidroklorik asit ile saf olmayan silikonla sonuçlanır. Kalan safsızlıklar, zonda rafine etme adı verilen bir eritme işlemi yoluyla çıkarılır.
Alternatif bir işlem silan gazını veya SiH4'ü elektrikli bir kıvılcımla siler ve hem silikon hem de hidrojen gazı verir. Bu işlem, kristalli formdan farklı bir yapıya sahip olan amorf silikonu yapmak için kullanılır.
hususlar
Tipik olarak, hesap makinenizdeki gibi güneş pillerinin verimliliği yüzde 15 civarındadır. Hücreye çarpan ışığın çoğu, elektronları yerinden çıkarmak ve akım akışı sağlamak için çok az veya 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 silikon yüzeyinden yansır, bu nedenle hücrelerin ışığa doğru açıyla tutulduğunda hücreleri biraz parlak görünür.