Sisu
Teie kalkulaatori päikesepatareid püüavad päikeseenergia kokku ja teisendavad selle elektrienergiaks, et toita kalkulaatorite vedelkristallkuvarit. Nendes päikesepatareides olev materjal on kristalne räni. Räni on Maal üsna tavaline element - näiteks rannaliiv on valmistatud räniühenditest. Räni puhastamine on aga keeruline ja seetõttu pole see kuigi odav, ehkki seda on Maapõues nii palju.
Dopeditud räni
Teie kalkulaatorite päikesepatareides olev räni pole puhas, kuna see on leotatud või keemiliselt töödeldud, et lisada konkreetseid lisandeid. Dopeditud räni, millel on lisaelektrone, nimetatakse N-tüüpi, samas kui legeeritud räni, milles puuduvad elektronid, nimetatakse P-tüüpi. N-tüüpi räni sisaldab tavaliselt lisatud antimonit, arseeni või fosforit, samas kui P-tüüpi räni sisaldab tavaliselt boori, alumiiniumi või galliumit. Räni töötlemine fosfiingaasi või PH3-ga lisab fosforit N-tüüpi räni saamiseks, diboraangaas või B2H6 aga boori P-tüüpi räni saamiseks.
Operatsioon
Teie kalkulaatorite päikesepatareid sisaldavad N-tüüpi räni kihti, mis külgneb P-tüüpi räni kihiga. Osa N-tüüpi kihis olevatest lisaelektronitest voolab P-tüüpi kihti, jättes igale kihile netolaengu. See netolaeng mõlemas kihis loob elektrivälja. Kui valgus tabab päikesepatareid, hajutab see elektroni, häirides tasakaalu P-tüüpi N-tüüpi piiril. Tänu piiril asuvale elektriväljale võib vool voolata ainult ühesuunaliselt ja seega jõuab vabanenud elektron mööda kalkulaatori juhtmevoolu ringi, tehes seda marsruudil.
Puhastamine
Maal leidub räni tavaliselt hapnikuga ja hapniku eemaldamine on keeruline. Tootjad võtavad üldiselt mineraalit nimega kvartsiit ja küpsetavad seda ahjus koos puhta süsinikuga. Järgmisena reageerivad nad produkti klooriga, saades ränitetrakloriidi. Selle kombineerimisel vesinikuga saadakse ebaproduktne räni kõrvalsaadusena soolhappega. Ülejäänud lisandid eemaldatakse sulatusprotsessis, mida nimetatakse tsooni rafineerimiseks.
Alternatiivne protsess ühendab silaangaasi või SiH4 elektrisädemega, saades nii räni kui ka vesiniku gaasi. Seda protsessi kasutatakse niinimetatud amorfse räni valmistamiseks, mille struktuur erineb kristalsest vormist.
Kaalutlused
Tavaliselt töötab teie kalkulaatori päikeseelementide kasutegur umbes 15 protsenti. Suurel osal raku löövast valgust on kas liiga vähe või liiga palju energiat elektronide hajutamiseks ja vooluvoolu loomiseks. Mõnikord, isegi kui valgusel on õige kogus energiat, rekombineerub see "auk" ja see energia läheb raisku kui soojus. Lõpuks peegeldub osa valgust räni pinnalt, mistõttu näevad rakud pisut läikivad, kui hoiate neid valguse suhtes täisnurgas.