Co je amorfní křemík?

Amorfní křemík je formou křemíku, druhý nejvíce se vyskytující přirozený prvek na Zemi. Liší se však od křemíku v tom, že je nekrystalizován a narušen stejným způsobem, jakým je běžné sklo, což znamená, že některé atomy v jeho chemické struktuře odolávají vazbě. Tyto takzvané „visící“ vazby ovlivňují vlastní vlastnosti materiálu, jmenovitě mu dávají vyšší hustotu vady, která se týká množství přirozeně se vyskytujících nedokonalostí. Tato látka, často zkrácená na a-si , stále nabízí několik výhod oproti krystalickému křemíku, což je výhodnější pro použití při výrobě tenkých filmů pro povlak různých elektronických součástí, zejména fotovoltaických (PV) systémů. Například může být aplikována na velké plochy homogennějším způsobem než křemík a při velmi nízkých teplotách, což mu umožňuje přilnavost skla, plastu a kovů.

Před amorfním křemíkem může být aplikován jako tenký film na určité materiály, jako jsou solární články, musí projít hydrogenací, aby se propůjčila materiálu větší stabilitu a trvanlivost. To znamená, že visící vazby musí podstoupit „pasivaci“, což je proces, ve kterém jsou neuspořádané vazby v každé vrstvě křemíkových buněk nasyceny atomovým vodíkem, zatímco pod tlakem mezi vrstvami průhledného vodiče a kovovou podložkou, obvykle cínovou oxid a hliník. Tato modifikace umožňuje větší flexibilitu, pokud jde o to, jak může být materiál uložen, a také nabízí větší kontrolu nad jeho vlastnostmi napětí. Výsledkem je, že amorfní křemík lze použít v procesech tenkých filmů používaných k výrobě různých nízkonapěťových zařízení, jako jsou kalkulačky kapsy a hodinky.

Další výhodou využití amorfního křemíkového tenkého filmu nad krystalickým křemíkem je to, že bývalý absorbuje až 40krát více slunečního záření. V tomto případě jen velmi tHin filmový povlak je nezbytný k absorpci 90 procent nebo více přímého slunečního světla. Ve skutečnosti musí být povlak pouze 0,000 039 37 palců nebo jeden mikrometr v tloušťce. Abychom to uvedli do perspektivy, má jeden pramen lidských vlasů tloušťku 100krát větší. Tento atribut zvyšuje nákladovou efektivitu použití amorfního křemíku v technologiích tenkých filmů.

Jedinou nevýhodou používání amorfního křemíku v aplikacích solárních článků je něco známého jako efekt Staebler-Wronski. Z důvodů, které nejsou zcela pochopeny, buňky v materiálu mají tendenci snižovat výstup napětí až o 20 procent po počátečním vystavení přírodnímu slunečnímu světlu. Materiál však po jednom až dvou měsících dosáhne bodu stability elektrického výkonu.