Hvad er tynd filmdesign?
Tynd filmdesign er en fremstillingsteknik til aflejring af meget tynde lag på en base- eller underlagsmateriale. Processen kan bruges til maling, elektroniske dele eller solceller til at skabe elektricitet fra lys. En tynd film beskriver processen med at tilsætte meget fine mængder af produkt i gentagne lag, ikke nødvendigvis hvor tyk det færdige produkt er.
Tidlig elektronik brugte tunge og voluminøse vakuumrør og andre dele til at fremstille fjernsyn og elektronik i midten af det 20. århundrede. Med tiden blev halvledere og solid-state-enheder tilgængelige, så elektronik kunne bruge lette, små kredsløb. Ind i det 21. århundrede førte fortsatte forbedringer i elektronisk kredsløbskonstruktion til enheder med mindre størrelser og mere computerkapacitet. Tynd filmdesign er vigtig for dens evne til at bruge små mængder dyre råmaterialer til at fremstille kredsløb til relativt lave omkostninger.
På trods af tanken om, at tynd filmdesign handler om processen, ikke størrelsen på delen, var et voksende marked i det tidlige 21. århundrede udviklingen af fleksible kredsløb. I stedet for at skulle bruge stive kredsløb, kunne udviklere nu skabe elektroniske dele på meget tynd, fleksibel plast. Et marked, der nød godt af denne forbedring, var solenergi.
Solpaneler i det tidlige til midten af det 20. århundrede var tunge, stive paneler lavet med massivt glas og tykke lag af elektricitetsgenererende materialer. I tide førte tynde filmdesign til stive paneler med meget lavere vægt, der reducerede installationstiden og omkostningerne. Derudover gjorde det muligt for tynde film at placere solcellepaneler i bærbare regnemaskiner, radioer og mobiltelefoner eller opladere til lave omkostninger. I slutningen af det 20. århundrede blev solceller først produceret på plastfilm, hvilket tillader, at panelet rulles op til opbevaring eller installeres som den ydre overflade af en bygning eller et køretøj.
Energieffektivitet, en måling af hvor meget sollys der konverteres til elektricitet, var lav i de tidlige solkonstruktioner. Elektriciteten fremstillet af solcellepaneler blev typisk opbevaret i batterier, der havde deres egne effektivitetsbegrænsninger. Det var vigtigt at maksimere energieffektiviteten i solopbygninger, og tyndfilmdesign gjorde det muligt for effektiviteten at stige til over 20 procent i det tidlige 21. århundrede, med yderligere forbedringer forventet, da nye materialer blev testet.
I det 21. århundrede brugte soltynde film enten en blanding af krystallinsk og ikke-krystallinsk eller amorf silicium. Krystallinsk silicium kan sammenlignes med sand, hvor molekylerne har en fast, regelmæssig struktur. Et amorft materiale er som glas, hvor molekylerne er mere tilfældige med forskellige fysiske og elektriske egenskaber.
På samme tid blev metalblandinger, der kunne skabe elektricitet fra lys, udviklet til solceller. Kobber indium gallium selenid (CIGS) og cadmium tellurid (CdTe) var to teknologier, der blev anvendt som et alternativ til silicium. Selv om disse i nogle tilfælde var giftige, blev disse metaller stift fastgjort i den tynde filmdesign og blev på det tidspunkt ikke betragtet som miljøfarer. I alle tilfælde valgte producenterne et bestemt design for at skabe den højeste effektivitet pr. Enhedsomkostning for at få markedsfordel.
Nogle produkter kan sprayes på lignende måde som maling på et glas- eller filmunderlag. Vekslende lag af elektrisk ledende og ikke-ledende materialer kan skabe elektroniske kredsløb. En anden proces til afsætning af tynde film er sputtering, hvor materialet fordampes og får en elektrisk ladning, hvor det tiltrækkes til basismaterialet med en modsat ladning. Laserlys kan bruges til at fordampe materialer, der skal deponeres på et underlag. Plasma, en højenergisk elektrisk udladning, kan bruges til at overføre materialer i nogle tyndfilmdesign.