Was ist Dünnfilm-Silizium?

Dünnfilm-Silizium ist eine Form von Silizium, die üblicherweise bei der Konstruktion von Photovoltaikzellen verwendet werden, die in Technologien wie Solarenergiegeneratoren und Fotodetektoren verwendet werden. Es ist eine sehr dünne Siliziumschicht, die entweder amorph ist und keine kristalline Struktur hat oder eine von mehreren kristallinen Strukturen mit speziellen Eigenschaften hat. Dünnfilm-Silizium unterscheidet sich von Massen- oder Wafer-Silizium, das aus monokristallinen oder polykristallinen Silizium besteht.

Dünnfilm-Silizium ist ein Halbleiter und in Photovoltaikzellen nützlich, da es durch Licht auf der Quantenebene beeinflusst wird. Wenn Photonen des Lichts das Silizium treffen und absorbiert werden, erhöht dies Elektronen im Silizium, um das Energieniveau zu erhöhen, was von ihrer üblichen Position in dem dicht gepackten Valenz -Energieband bis zum viel sparsameren Leitungsenergieband steigt, wo sie sich viel frei bewegen können. Gleichzeitig schafft das Fehlen des negativ geladenen Elektrons im Valenzband ein positives LadungautoRier bezeichnete ein Elektronenloch an seiner Stelle, das sich durch das Valenzband bewegen kann, wenn sich aufeinanderfolgende Elektronen bewegen, um das Loch zu füllen und so einen neuen in ihrer früheren Position zu schaffen. Diese Bewegung von Ladungsträgern durch den Halbleiter erzeugt einen elektrischen Strom, der als Energiequelle verwendet werden kann oder Signale zur Erkennung von Geräten bereitstellt.

Dünnfilm-Silizium kann eine von mehreren Formen haben. Amorphes Silizium hat keine kristalline Struktur, was bedeutet, dass die Anordnung der Siliziumatome keine langfristige Reihenfolge oder Muster gibt. Nanokristallin, manchmal als mikrokristallin bezeichnet, hat Silizium kleine kristalline Körner, die durch amorphes Silizium umgeben und getrennt sind. Protokristallines Silizium ist Silizium in einer Zwischenphase des Prozess der Kristallbildung in amorpher Silizium. Schwarzes Silizium ist eine Form von Silizium mit einer Oberfläche mit mikroskopischem monokristallinen Nadeln, einer Strukture, das die Lichtabsorption erhöht. Verschiedene Formen von Dünnfilm-Silizium sind wirksam, um unterschiedliche Lichtwellenlängen zu fangen, sodass Dünnfilm-Solarzellen häufig Schichten von mehr als einem Typ enthalten, um so viel Sonnenlicht wie möglich zu absorbieren.

Dünnfilm-Silizium wird hauptsächlich in der Solarenergieindustrie verwendet, da Siliziumeigenschaften als Halbleiter. Dünnfilmzellen haben eine Reihe von Vorteilen gegenüber Massen-Silizium-Solarzellen, einschließlich niedrigerer Materialkosten und geringerer Größe. Die geringere Größe und das Gewicht von Dünnschichtzellen machen es auch für Anwendungen wie Photovoltaikzellen, die in Gebäude und Ladesysteme für Fahrzeuge integriert sind, besser geeignet. Dünnfilm-Silizium wird auch in Erkennungsausrüstung wie thermografischen Kameras und Nachtsichtbrillen verwendet.