Qu'est-ce que le silicium amorphe?
Le silicium amorphe est une forme de silicium, le deuxième élément naturel le plus abondant sur Terre. Cependant, il diffère du silicium en ce qu'il est non cristallisé et désordonné de la même manière que le verre ordinaire, ce qui signifie que certains des atomes de sa structure chimique résistent à la liaison. Ces liaisons dites "pendantes" ont un impact sur les propriétés inhérentes du matériau, notamment en lui donnant une densité de défauts plus élevée, ce qui correspond à la quantité d'imperfections naturelles. Cette substance, souvent abrégée en a-Si , offre encore plusieurs avantages par rapport au silicium cristallin, ce qui la rend préférable pour une utilisation dans la fabrication de films minces pour le revêtement de divers composants électroniques, en particulier de systèmes photovoltaïques (PV). Par exemple, il peut être appliqué sur de grandes surfaces de manière plus homogène que le silicium et à de très basses températures, ce qui lui permet d'adhérer au verre, au plastique et aux métaux.
Avant que le silicium amorphe puisse être appliqué sous forme de film mince sur certains matériaux, tels que les cellules solaires, il doit subir une hydrogénation pour donner au matériau une stabilité et une durabilité accrues. Cela signifie que les liaisons pendantes doivent subir une «passivation», processus dans lequel les liaisons non ordonnées dans chaque couche de cellules en silicium sont saturées en hydrogène atomique sous pression entre des couches de conducteur transparent et un support en métal, généralement de l'oxyde d'étain et de l'aluminium, respectivement. . Cette modification permet une plus grande flexibilité quant à la manière dont le matériau peut être déposé, ainsi qu’un meilleur contrôle de ses propriétés de tension. En conséquence, le silicium amorphe peut être utilisé dans les procédés à couches minces utilisés pour fabriquer divers dispositifs à basse tension, tels que des calculatrices de poche et des montres.
L'utilisation d'un film mince de silicium amorphe sur le silicium cristallin présente un autre avantage: le premier absorbe jusqu'à 40 fois plus de radiations solaires. Cela étant, seul un très fin revêtement de film est nécessaire pour absorber au moins 90% des rayons directs du soleil. En fait, le revêtement ne doit être que 0,000 039 37 pouces, soit un micromètre d'épaisseur. Pour mettre cela en perspective, un seul brin de cheveux a une épaisseur 100 fois plus grande. Cet attribut ajoute à la rentabilité de l'utilisation du silicium amorphe dans les technologies à couches minces.
Le seul inconvénient de l’utilisation du silicium amorphe dans les applications de cellules solaires est l’effet Staebler-Wronski. Pour des raisons qui ne sont pas complètement comprises, les cellules du matériau ont tendance à réduire la tension de sortie jusqu’à 20% après la première exposition à la lumière naturelle. Cependant, le matériau atteint un point de stabilité de sortie électrique après un à deux mois.