Qu'est-ce que la conception de couches minces?

La conception de couches mince est une technique de fabrication de déposant des couches très minces de matériau de base ou de substrat. Le processus peut être utilisé pour les revêtements de peinture, les pièces électroniques ou les cellules solaires afin de créer de l'électricité à partir de la lumière. Un film mince décrit le processus d'ajout de quantités très fines de produit dans des couches répétitives, pas nécessairement à quel point le produit fini est épais.

Les premières électroniques ont utilisé des tubes à vide lourds et volumineux et d'autres pièces pour fabriquer des téléviseurs et des électroniques au milieu du 20e siècle. Avec le temps, les semi-conducteurs et les dispositifs à semi-conducteurs sont devenus disponibles, permettant à l'électronique d'utiliser des petits circuits légers. Au 21e siècle, l'amélioration continue de la conception de circuits électroniques a conduit à des appareils avec des tailles plus petites et plus de capacité informatique. La conception de couches minces est importante pour sa capacité à utiliser de petites quantités de matières premières coûteuses pour faire des circuits à un coût relativement faible.

malgré le concept que la conception du film mince concerne le processus, pas la taille de la pièce,Un marché croissant au début du 21e siècle a été le développement de circuits flexibles. Plutôt que d'avoir à utiliser des circuits imprimés rigides, les développeurs pourraient désormais créer des pièces électroniques sur des plastiques très flexibles et flexibles. Un marché qui a bénéficié de cette amélioration était l'électricité solaire.

Les panneaux solaires

du début au milieu du 20e siècle étaient des panneaux lourds et rigides à base de verre solide et de couches épaisses de matériaux de production d'électricité. Avec le temps, la conception de couches mince a conduit à des panneaux rigides avec un poids beaucoup plus bas, ce qui a réduit le temps d'installation et les dépenses. De plus, les films minces ont permis de placer des panneaux solaires dans des calculatrices portables, des radios et des téléphones cellulaires ou des chargeurs à faible coût. À la fin du 20e siècle, les cellules solaires ont d'abord été produites sur un film plastique, permettant au panneau d'être enroulé pour le stockage ou installé comme surface extérieure d'un bâtiment ou d'un véhicule.

Efficacité énergétique, une mesure de la façonBeaucoup de soleil est converti en électricité, était faible dans les premiers modèles solaires. L'électricité fabriquée à partir de panneaux solaires était généralement stockée dans des batteries qui avaient leurs propres limitations d'efficacité. Il était important de maximiser l'efficacité énergétique des conceptions solaires, et la conception des couches mince a permis aux efficacités d'augmenter à plus de 20% au début du 21e siècle, avec des améliorations supplémentaires attendues lorsque de nouveaux matériaux ont été testés.

Au 21e siècle, les films minces solaires ont utilisé un mélange de silicium cristallin et non cristallin ou amorphe. Le silicium cristallin pourrait être comparé au sable, où les molécules ont une structure régulière fixe. Un matériau amorphe est comme le verre, où les molécules sont plus aléatoires avec différentes propriétés physiques et électriques.

En même temps, des mélanges de métaux qui pourraient créer de l'électricité à partir de la lumière ont été développés pour les cellules solaires. Le sélénide de gallium en cuivre (CIGS) et le telluride de cadmium (CDTE) étaient deux technologies utilisées comme alternativeive au silicium. Ces métaux, bien que toxiques dans certains cas, ont été fixés de manière rigide dans la conception de couches minces et, à l'époque, pas considérée comme des risques environnementaux. Dans tous les cas, les fabricants ont choisi une conception particulière pour créer l'efficacité la plus élevée par unité de coût, afin d'obtenir un avantage du marché.

Certains produits peuvent être pulvérisés de manière similaire pour peindre sur un verre ou un film. Des couches alternées de matériaux électriques et non conducteurs peuvent créer des circuits électroniques. Un autre processus de dépôt de films minces est la pulvérisation, où le matériau est vaporisé et donné une charge électrique, où il est attiré par le matériau de base avec une charge opposée. La lumière laser peut être utilisée pour vaporiser les matériaux à déposer sur un substrat. Le plasma, une décharge électrique à haute énergie, peut être utilisé pour transférer des matériaux dans certaines conceptions de couches minces.