विषय
आपके कैलकुलेटर पर सौर सेल सौर ऊर्जा को फंसाते हैं और इसे आपके कैलकुलेटर तरल क्रिस्टल डिस्प्ले को बिजली देने के लिए विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं। इन सौर कोशिकाओं में सामग्री क्रिस्टलीय सिलिकॉन है। उदाहरण के लिए, सिलिकॉन पृथ्वी पर एक काफी सामान्य तत्व है - समुद्र तट की रेत, सिलिकॉन यौगिकों से बनाई गई है। सिलिकॉन को शुद्ध करना, हालांकि, मुश्किल है और यही कारण है कि इसके सस्ते नहीं हैं, भले ही यह पृथ्वी की पपड़ी में इतना प्रचुर है।
डॉप्ड सिलिकॉन
आपके कैलकुलेटर सौर कोशिकाओं में सिलिकॉन शुद्ध नहीं है, क्योंकि इसकी विशिष्ट अशुद्धियों को जोड़ने के लिए डोप किया गया है या रासायनिक उपचार किया गया है। डोप किए गए सिलिकॉन में अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन होते हैं, उन्हें एन-प्रकार कहा जाता है, जबकि डोप किए गए सिलिकॉन को इलेक्ट्रॉनों को गायब करने को पी-प्रकार कहा जाता है। एन-टाइप सिलिकॉन में आमतौर पर जोड़ा एंटीमनी, आर्सेनिक या फॉस्फोरस होता है, जबकि पी-टाइप सिलिकॉन में आमतौर पर जोड़ा बोरॉन, एल्यूमीनियम या गैलियम होता है। फॉस्फिन गैस या PH3 के साथ सिलिकॉन का इलाज करना एन-प्रकार सिलिकॉन बनाने के लिए फॉस्फोरस जोड़ता है, जबकि डिबोराने गैस या बी 2 एच 6 बोरॉन को पी-टाइप सिलिकॉन बनाने के लिए जोड़ता है।
ऑपरेशन
आपके कैलकुलेटर सौर कोशिकाओं में P- प्रकार सिलिकॉन की एक परत से सटे N- प्रकार सिलिकॉन की एक परत होती है। एन-प्रकार की परत में कुछ अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन पी-प्रकार की परत में प्रवाहित होते हैं, प्रत्येक परत को शुद्ध आवेश के साथ छोड़ते हैं। दोनों परतों में यह शुद्ध आवेश एक विद्युत क्षेत्र बनाता है। जब प्रकाश सौर सेल से टकराता है, तो यह पी-प्रकार एन-बॉर्डर पर संतुलन को परेशान करते हुए, एक इलेक्ट्रॉन को हटा देता है। सीमा पर विद्युत क्षेत्र के लिए धन्यवाद, करंट केवल एक ही तरह से प्रवाहित हो सकता है, और इस तरह से मुक्त इलेक्ट्रॉन आपके कैलकुलेटर में तार के एक सर्किट के चारों ओर यात्रा करते हुए कार्य मार्ग का प्रदर्शन करता है।
शुद्धिकरण
पृथ्वी पर सिलिकॉन आमतौर पर ऑक्सीजन के साथ संयुक्त पाया जाता है, और ऑक्सीजन को निकालना मुश्किल है। निर्माता आमतौर पर क्वार्टजाइट नामक एक खनिज लेते हैं और इसे शुद्ध कार्बन के साथ मिलकर एक भट्टी में सेंकते हैं। अगला वे सिलिकॉन टेट्राक्लोराइड बनाने के लिए क्लोरीन के साथ उत्पाद पर प्रतिक्रिया करते हैं। हाइड्रोजन के साथ इसे मिलाकर अणु के रूप में हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ अशुद्ध सिलिकॉन में परिणाम होता है। शेष अशुद्धियों को एक पिघलने की प्रक्रिया के माध्यम से हटा दिया जाता है जिसे ज़ोन रिफाइनिंग कहा जाता है।
एक वैकल्पिक प्रक्रिया सिलिकन गैस या SiH4 को एक विद्युत चिंगारी के साथ, दोनों सिलिकॉन और हाइड्रोजन गैस की उपज देती है। इस प्रक्रिया को तथाकथित अनाकार सिलिकॉन बनाने के लिए उपयोग किया जाता है जिसकी क्रिस्टलीय रूप से एक अलग संरचना होती है।
विचार
आमतौर पर सौर कोशिकाओं जैसे कि आपके कैलकुलेटर में दक्षता लगभग 15 प्रतिशत होती है। बहुत से प्रकाश जो सेल से टकराते हैं, उनमें इलेक्ट्रॉनों को नापसंद करने और वर्तमान प्रवाह बनाने के लिए बहुत कम या बहुत अधिक ऊर्जा होती है। कभी-कभी जब प्रकाश में ऊर्जा की सही मात्रा होती है, तब भी इलेक्ट्रॉन इसे "होल" से पुन: संयोजित करता है और ऊर्जा गर्मी के रूप में बर्बाद हो जाती है। अंत में, कुछ प्रकाश सिलिकॉन की सतह से परावर्तित होते हैं, यही कारण है कि जब आप प्रकाश को सही कोण पर पकड़ते हैं तो कोशिकाएं थोड़ी चमकदार दिखती हैं।