Jaké jsou aplikace tenkých filmových buněk?

Tenké filmové články jsou fotovoltaické články používané při výrobě elektřiny ze světla. Fotovoltaické (PV) články jsou běžněji známé jako solární články; zatímco sluneční záření je nejběžnějším zdrojem, FV články mohou vytvářet energii z jakékoli formy světla. Solární panely využívají k výrobě elektřiny ze slunečního záření velké skupiny FV článků, ale tradiční panely nevyrábí energii tak účinně jako jiné zdroje, jako je uhlí. Tenké filmové články mají potenciál zvýšit účinnost a nákladovou efektivitu sluneční energie. Tato technologie byla zdokonalena na počátku 21. století.

Fotovoltaický efekt byl objeven v 19. století, ačkoli první skutečné sluneční články byly postaveny až v 50. letech 20. století. Pracují pomocí fotonů nebo lehkých částic, aby agitovaly elektrony. Tyto elektrony jsou pak směrovány do obvodu a stávají se využitelnou elektřinou. Od padesátých let minulého století se k výrobě solárních článků používají různé materiály, které zvyšují jejich účinnost a snižují výrobní náklady. Státní pobídky a obavy ohledně dopadů fosilních paliv na životní prostředí vyvolaly rostoucí zájem o výrobu solární energie po celém světě.

Výroba tradičních solárních článků může být těžkopádná a nákladná. Koncem 20. a začátkem 21. století začali konstruktéři FV buněk zkoumat technologii tenkých vrstev. Tato rozvíjející se věda umožňuje vytváření vrstev materiálu mikroskopické tloušťky, někdy tak úzké jako šířka jednoho atomu. Tenkovrstvé buňky, které byly poprvé použity k napájení malých elektronických zařízení, jako jsou hračky a kalkulačky, byly brzy vyráběny pro výrobu solární energie v plném rozsahu.

Produkce buněk tenkého filmu vyžaduje sterilní prostředí, někdy známé jako čistá místnost. Látka použitá k vytvoření filmu, obvykle polovodičový materiál, jako je křemík, se redukuje na kapalný roztok. Deska, na kterou má být fólie uložena, má záporný elektrický náboj. Kapalná látka, která nese kladný náboj, se potom rozprašuje poblíž desky a rozpustí se v malé částice ve vzduchu. Tyto částice jsou přitahovány k desce protilehlým nábojem, přičemž k ní ulpívají ve vrstvě jednotné tloušťky, která později ztuhne na tenkou vrstvu filmu.

Výhody tenkovrstvých článků oživily zájem o sluneční energii. Solární technologie je již nejrychleji rostoucí metodou výroby energie na planetě. Předpovídá se, že levné, lehké a efektivní tenkovrstvé fotovoltaické články učiní sluneční energii atraktivnější jako alternativu k tradiční výrobě energie. Zastánci solární energie doufají, že vývojová technologie dosáhne svého cíle paritní mřížky, díky čemuž bude sluneční energie stejně levná a efektivní jako tradiční metody výroby energie.