Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Energi

Materiale anvendt i solceller i regnemaskiner

Solcellerne på din regnemaskine fælder solenergi og konverterer den til elektrisk energi til at strømme din regnemaskinens flydende krystaldisplay. Materialet i disse solceller er krystallinsk silicium. Silicon er et ret almindeligt element på Jorden - strand sand er for eksempel fremstillet af siliciumforbindelser. Rensende silicium er imidlertid svært, og derfor er det ikke billigt, selv om det er så rigeligt i jordskorpen.

Dopet Silikone

Silikonen i din regnemaskinens solceller er ikke ren, fordi det er blevet doteret eller kemisk behandlet for at tilsætte specifikke urenheder. Doteret silicium, der har ekstra elektroner, kaldes N-type, mens doteret silicium, der mangler elektroner, kaldes P-type. N-type silicium indeholder typisk tilsat antimon, arsen eller phosphor, medens P-type silicium typisk indeholder tilsat bor, aluminium eller gallium. Behandling af silicium med phosphinegas eller PH3 tilsættes fosfor til fremstilling af silicium af typen N, mens diborangas eller B2H6 tilsættes bor til fremstilling af silicium af typen P.

Operation

Din regneres solceller indeholder et lag af N-type silicium støder op til et lag af silicium af type P-type. Nogle af de ekstra elektroner i N-typelaget strømmer ind i P-type laget, hvilket efterlader hvert lag en nettoladning. Denne nettoladning i begge lag skaber et elektrisk felt. Når lys rammer solcellerne, afbrydes det en elektron, hvilket forstyrrer balancen ved grænsen af ​​P-type N-typen. Takket være det elektriske felt ved grænsen kan strømmen kun strømme en vej, og dermed slutter den frigjorte elektron en rejse rundt om et ledningskreds i din regnemaskine, der udfører arbejde på vej.

Oprensning

Silicon on Earth findes normalt kombineret med ilt, og fjernelse af ilt er svært. Fabrikanter tager generelt et mineral kaldet kvartsit og bages det i en ovn sammen med rent kulstof. Dernæst reagerer de produktet med chlor til fremstilling af siliciumtetrachlorid. Kombinere dette med hydrogen resulterer i urent silicium med saltsyre som et biprodukt. De resterende urenheder fjernes gennem en smelteproces kaldet zonraffinering.

En alternativ proces zaps silangas eller SiH4 med en elektrisk gnist, der giver både silicium og hydrogengas. Denne proces bruges til at lave såkaldt amorft silicium, der har en anden struktur end den krystallinske form.

Overvejelser

Normalt går effektiviteten for solceller som dem i din regnemaskine omkring 15 procent. Meget af det lys, der rammer cellen, har enten for lidt eller for meget energi til at løsrive elektroner og skabe strømmen. Nogle gange, selvom lyset har den rigtige mængde energi, reagerer den elektron, der rekombinerer med et "hul", og energien spildes som varme. Endelig reflekteres noget af lyset fra overfladen af ​​siliconen, hvorfor cellerne ser lidt skinnende ud, når du holder dem i den rigtige vinkel til lyset.

Klik for at udvide hele teksten