Cos'è il design del film sottile?

Design a pellicola sottile è una tecnica di produzione per depositare strati molto sottili su un materiale di base o substrato. Il processo può essere utilizzato per rivestimenti di vernice, parti elettroniche o celle solari per creare elettricità dalla luce. Un film sottile descrive il processo di aggiunta di quantità molto sottili di prodotto negli strati ripetuti, non necessariamente quanto sia spesso il prodotto finito.

Electronics precoce ha usato tubi a vuoto pesanti e ingombranti e altre parti per creare televisori ed elettronica a metà del XX secolo. Con il tempo, i semiconduttori e i dispositivi a stato solido sono diventati disponibili, consentendo all'elettronica di utilizzare piccoli circuiti leggeri. Nel 21 ° secolo, i continui miglioramenti nella progettazione di circuiti elettronici hanno portato a dispositivi con dimensioni minori e maggiore capacità di elaborazione. Il design del film sottile è importante per la sua capacità di utilizzare piccole quantità di materie prime costose per realizzare circuiti a costi relativamente bassi.

Nonostante il concetto che il design del film sottile riguarda il processo, non le dimensioni della parte,Un mercato in crescita all'inizio del 21 ° secolo era lo sviluppo di circuiti flessibili. Invece di dover utilizzare circuiti rigidi, gli sviluppatori potrebbero ora creare parti elettroniche su materie plastiche molto sottili e flessibili. Un mercato che ha beneficiato di questo miglioramento è stata l'elettricità solare.

I pannelli solari dall'inizio alla metà del XX secolo erano pannelli pesanti e rigidi realizzati con vetro solido e spesse strati di materiali che generano elettricità. Con il tempo, il design del film sottile ha portato a pannelli rigidi con un peso molto più basso che ha ridotto i tempi di installazione e le spese. Inoltre, i film sottili hanno permesso di posizionare i pannelli solari in calcolatori portatili, radio e telefoni cellulari o caricabatterie a basso costo. Alla fine del XX secolo, le celle solari furono prodotte per la prima volta su pellicola di plastica, consentendo al pannello di essere arrotolato per lo stoccaggio o installato come superficie esterna di un edificio o veicolo.

Efficienza energetica, una misurazione di comeMolta luce solare viene convertita in elettricità, era bassa nei primi progetti solari. L'elettricità realizzata con pannelli solari era in genere immagazzinata in batterie che avevano i loro limiti di efficienza. Era importante massimizzare l'efficienza energetica dei progetti solari e il design del film sottile ha permesso all'efficienza di salire a oltre il 20 % all'inizio del 21 ° secolo, con ulteriori miglioramenti previsti quando sono stati testati nuovi materiali.

Nel 21 ° secolo, i film sottili sottili hanno usato una miscela di silicio cristallino e non cristallino o amorfo. Il silicio cristallino potrebbe essere paragonato alla sabbia, dove le molecole hanno una struttura fissa e regolare. Un materiale amorfo è come il vetro, in cui le molecole sono più casuali con diverse proprietà fisiche ed elettriche.

Allo stesso tempo, sono state sviluppate miscele di metalli che potrebbero creare elettricità dalla luce per le celle solari. Copper Indio Gallio Selenide (CIGS) e Cadmium Telluride (CDTE) erano due tecnologie usate come alternativaIve al silicio. Questi metalli, sebbene tossici in alcuni casi, erano rigidamente fissati nel design del film sottile e al momento non considerati pericoli ambientali. In tutti i casi, i produttori hanno scelto un progetto particolare per creare la massima efficienza per unità di costo, al fine di ottenere un vantaggio del mercato.

Alcuni prodotti possono essere spruzzati in modo simile per dipingere su una base di vetro o film. Gli strati alternati di materiali di conduzione elettricamente e non conduttori possono creare circuiti elettronici. Un altro processo per il deposito di film sottili è lo sputtering, in cui il materiale viene vaporizzato e dato una carica elettrica, in cui è attratto dal materiale di base con una carica opposta. La luce laser può essere utilizzata per vaporizzare i materiali da depositare su un substrato. Il plasma, una scarica elettrica ad alta energia, può essere utilizzato per trasferire i materiali in alcuni disegni a film sottile.