Was ist Dünnfilmdesign?

Dünnfilmdesign ist eine Herstellungstechnik, um sehr dünne Schichten auf einem Basis- oder Substratmaterial abzulegen. Der Prozess kann für Farbbeschichtungen, elektronische Teile oder Solarzellen verwendet werden, um Elektrizität aus Licht zu erzeugen. Ein dünner Film beschreibt den Prozess des Hinzufügens sehr feiner Produktmengen in sich wiederholenden Schichten, nicht unbedingt, wie dick das fertige Produkt ist. Mit der Zeit wurden Halbleiter und Festkörpergeräte verfügbar, sodass die Elektronik leichte, kleine Schaltungen verwenden konnte. In den 21. Jahrhundert führte die anhaltende Verbesserung des elektronischen Schaltungsdesigns zu Geräten mit kleineren Größen und mehr Rechenkapazität. Dünnfilmdesign ist wichtig für seine Fähigkeit, kleine Mengen teurer Rohstoffe zu verwenden, um Schaltkreise zu relativ geringen Kosten herzustellen.Ein wachsender Markt im frühen 21. Jahrhundert war die Entwicklung flexibler Schaltkreise. Anstatt starre Leiterplatten verwenden zu müssen, könnten Entwickler jetzt elektronische Teile auf sehr dünnen, flexiblen Kunststoffen erstellen. Ein Markt, der von dieser Verbesserung profitierte, war Sonnenstrom.

Sonnenkollektoren im frühen bis Mitte des 20. Jahrhunderts waren schwere, starre Paneele aus massivem Glas und dicken Schichten von Stromerzeugungsmaterialien. Mit der Zeit führte das Dünnfilm -Design zu starre Paneele mit viel geringerem Gewicht, das die Installationszeit und -kosten verkürzte. Darüber hinaus ermöglichten Dünnfilme Sonnenkollektoren in tragbaren Taschenrechnern, Funkgeräten und Mobiltelefonen oder Ladegeräten zu niedrigen Kosten. Im späten 20. Jahrhundert wurden Solarzellen zuerst in Plastikfilm hergestellt, so

Energieeffizienz, eine Messung dessen, wieViel Sonnenlicht wird in Elektrizität umgewandelt und war in frühen Solarkonstruktionen gering. Der Strom aus Sonnenkollektoren wurde normalerweise in Batterien gespeichert, die ihre eigenen Effizienzbeschränkungen hatten. Es war wichtig, die Energieeffizienz von Solarkonstruktionen zu maximieren, und das Dünnfilm -Design ermöglichte es den Effizienz, im frühen 21. Jahrhundert auf über 20 Prozent zu steigen, wobei zusätzliche Verbesserungen erwartet wurden, wenn neue Materialien getestet wurden.

Im 21. Jahrhundert verwendeten Solardünnfilme entweder eine Mischung aus kristallinem und nicht kristallinem oder amorphem Silizium. Kristalline Silizium kann mit Sand verglichen werden, wo die Moleküle eine feste, regelmäßige Struktur aufweisen. Ein amorphes Material ist wie Glas, wo die Moleküle mit unterschiedlichen physikalischen und elektrischen Eigenschaften zufällig sind.

Gleichzeitig wurden Metallmischungen für Solarzellen entwickelt. Kupfer Indium Gallium Selenid (CIGS) und Cadmium Tellurid (CDTE) waren zwei als Alternat verwendete TechnologienIch bin zum Silizium. Diese Metalle, obwohl sie in einigen Fällen toxisch sind, wurden im Dünnfilm -Design starr fixiert und zu dieser Zeit nicht als Umweltgefahren angesehen. In allen Fällen wählten die Hersteller ein bestimmtes Design, um die höchste Effizienz pro Einheitskosten zu schaffen, um den Marktvorteil zu erzielen.

Einige Produkte können ähnlich besprüht werden, um auf eine Glas- oder Filmbasis zu malen. Wechselschichten elektrisch leitender und nicht leitender Materialien können elektronische Schaltkreise erzeugen. Ein weiterer Prozess zur Ablagerung von dünnen Filmen ist das Sputtern, bei dem das Material verdampft und eine elektrische Ladung erhält, bei der es mit einer entgegengesetzten Ladung vom Grundmaterial angezogen wird. Laserlicht kann verwendet werden, um Materialien auf einem Substrat abzulegen. Plasma, eine energiereiche elektrische Entladung, kann verwendet werden, um Materialien in einigen Dünnfilm-Designs zu übertragen.