¿Qué es el diseño de la película delgada?
El diseño de la película delgada es una técnica de fabricación para depositar capas muy delgadas de un material base o de sustrato. El proceso se puede utilizar para recubrimientos de pintura, piezas electrónicas o células solares para crear electricidad a partir de la luz. Una película delgada describe el proceso de agregar cantidades muy finas de producto en capas repetidas, no necesariamente cuán grueso es el producto terminado.
Electrónica temprana utilizó tubos de vacío pesados y voluminosos y otras partes para hacer televisores y productos electrónicos a mediados del siglo XX. Con el tiempo, los semiconductores y los dispositivos de estado sólido estuvieron disponibles, permitiendo que la electrónica use circuitos livianos y pequeños. En el siglo XXI, las mejoras continuas en el diseño de circuitos electrónico condujeron a dispositivos con tamaños más pequeños y más capacidad informática. El diseño de la película delgada es importante por su capacidad de usar pequeñas cantidades de materias primas caras para hacer circuitos a un costo relativamente bajo.
A pesar del concepto de que el diseño de la película delgada es sobre el proceso, no del tamaño de la pieza,Un mercado creciente a principios del siglo XXI fue el desarrollo de circuitos flexibles. En lugar de tener que usar placas de circuitos rígidos, los desarrolladores ahora podrían crear piezas electrónicas en plásticos muy delgados y flexibles. Un mercado que se benefició de esta mejora fue la electricidad solar.
Los paneles solares a principios a mediados del siglo XX eran paneles pesados y rígidos hechos con vidrio sólido y capas gruesas de materiales generadores de electricidad. Con el tiempo, el diseño de la película delgada condujo a paneles rígidos con mucho menor peso que redujo el tiempo de instalación y el gasto. Además, las películas delgadas permitieron colocar paneles solares en calculadoras portátiles, radios y teléfonos celulares o cargadores a bajo costo. A fines del siglo XX, las células solares se produjeron por primera vez en una película de plástico, lo que permite que el panel se enrolle para el almacenamiento o instalado como la superficie externa de un edificio o vehículo.
eficiencia energética, una medida de cómoMucha luz solar se convierte a electricidad, fue baja en los diseños solares tempranos. La electricidad hecha de paneles solares se almacenaba típicamente en baterías que tenían sus propias limitaciones de eficiencia. Era importante maximizar la eficiencia energética de los diseños solares, y el diseño de películas delgadas permitió que las eficiencias aumentaran a más del 20 por ciento a principios del siglo XXI, con mejoras adicionales esperadas a medida que se probaron nuevos materiales.
.En el siglo XXI, las películas delgadas solares utilizaban una mezcla de silicio cristalino y no cristalino o amorfo. El silicio cristalino se puede comparar con la arena, donde las moléculas tienen una estructura fija y regular. Un material amorfo es como el vidrio, donde las moléculas son más aleatorias con diferentes propiedades físicas y eléctricas.
Al mismo tiempo, se desarrollaron mezclas de metales que podrían crear electricidad a partir de la luz para las células solares. El selenuro de galio de indio de cobre (CIGS) y el telururo de cadmio (CDTE) fueron dos tecnologías utilizadas como alternativaIive to Silicon. Estos metales, aunque tóxicos en algunos casos, se fijaron rígidamente en el diseño de la película delgada, y en ese momento no consideraban riesgos ambientales. En todos los casos, los fabricantes eligieron un diseño particular para crear la mayor eficiencia por costo unitario, para obtener ventaja del mercado.
Algunos productos se pueden rociar de manera similar para pintar en una base de vidrio o película. Las capas alternativas de materiales de conducción eléctricamente y no conductor pueden crear circuitos electrónicos. Otro proceso para depositar películas delgadas es la pulverización, donde el material se vaporiza y se le da una carga eléctrica, donde se atrae al material base con una carga opuesta. La luz láser se puede usar para vaporizar los materiales que se depositarán en un sustrato. El plasma, una descarga eléctrica de alta energía, se puede usar para transferir materiales en algunos diseños de películas delgadas.