Hvad er amorf silicium?
Amorf silicium er form af silicium, det andet mest rigeligt forekommende naturlige element på Jorden. Imidlertid adskiller det sig fra silicium, idet det er ikke-krystalliseret og forstyrret på samme måde som almindeligt glas, hvilket betyder, at nogle af atomerne i dens kemiske struktur modstår binding. Disse såkaldte "dinglende" bindinger påvirker materialets iboende egenskaber, nemlig at give det en højere defektdensitet, som henviser til mængden af naturligt forekommende ufuldkommenheder. Dette stof, ofte forkortet til a-Si , tilbyder stadig adskillige fordele frem for krystallinsk silicium, der gør det foretrukket til anvendelse i fremstilling af tynde film til belægning af en række elektroniske komponenter, især fotovoltaiske systemer. F.eks. Kan det påføres store områder på en mere homogen måde end silicium og ved meget lave temperaturer, så det klæber til glas, plast og metaller.
Inden amorf silicium kan påføres som en tynd film på visse materialer, såsom solceller, skal den gennemgå hydrogenering for at give materialet større stabilitet og holdbarhed. Dette betyder, at de dinglende bindinger skal gennemgå ”passivering”, en proces, hvor de uordnede bindinger i hvert lag af siliciumceller er mættet med atomisk brint under tryk mellem lag af transparent leder og en metalunderstøtning, normalt tyndoxid og aluminium, henholdsvis . Denne ændring giver mulighed for større fleksibilitet med hensyn til, hvordan materialet kan deponeres, og det giver mere kontrol over dets spændingsegenskaber. Som et resultat kan amorf silicium anvendes i tynde filmprocesser, der anvendes til at fremstille en række lavspændingsanordninger, såsom lommeregnere og ure.
En anden fordel ved at anvende amorf silicium-tynd film frem for krystallinsk silicium er, at førstnævnte absorberer op til 40 gange mere solstråling. Det er tilfældet, men kun en meget tynd filmcoating er nødvendig for at absorbere 90 procent eller mere af direkte sollys. Faktisk skal belægningen kun være 0,000 039 37 tommer eller en mikrometer i tykkelse. For at sætte dette i perspektiv har en enkelt streng med menneskehår en tykkelse, der er 100 gange større. Denne egenskab øger omkostningseffektiviteten ved anvendelse af amorf silicium i tyndfilmteknologier.
Den eneste ulempe ved anvendelse af amorf silicium i solcelleanvendelser er noget, der er kendt som Staebler-Wronski-effekten. Af grunde, der ikke er helt forstået, har cellerne i materialet en tendens til at nedsætte spænding med op til 20 procent efter den første udsættelse for naturligt sollys. Materialet når imidlertid et punkt med elektrisk udgangsstabilitet efter en til to måneder.