アモルファスシリコンとは

アモルファスシリコンはシリコンの形で、地球上で2番目に豊富に存在する天然元素です。 しかし、通常のガラスと同じように非結晶化および無秩序であるという点で、シリコンとは異なります。つまり、化学構造内の原子の一部が結合に抵抗します。 これらのいわゆる「ダングリング」結合は、材料の固有の特性に影響を与えます。つまり、より高い欠陥密度を与えます。これは、自然に発生する欠陥の量を指します。 しばしばa-Siと略されるこの物質は、結晶シリコンよりも優れたいくつかの利点を提供し、さまざまな電子部品、特に太陽光発電（PV）システムをコーティングするための薄膜の製造に適しています。 たとえば、シリコンよりも均一な方法で、非常に低い温度で広い領域に適用できるため、ガラス、プラスチック、金属に接着できます。

アモルファスシリコンを薄膜として太陽電池などの特定の材料に適用する前に、水素化を経て材料の安定性と耐久性を高める必要があります。 これは、ダングリングボンドが「パッシベーション」を受けなければならないことを意味します。シリコンセルの各層の無秩序なボンドは、透明導体と金属バッキング（通常は酸化スズとアルミニウム）の層間の圧力下で水素原子で飽和します。 この変更により、材料の堆積方法の柔軟性が高まり、電圧特性をより詳細に制御できるようになります。 その結果、アモルファスシリコンは、ポケット電卓や時計などのさまざまな低電圧デバイスの製造に使用される薄膜プロセスで使用できます。

結晶シリコンよりもアモルファスシリコン薄膜を利用するもう1つの利点は、前者が最大40倍の日射を吸収することです。 その場合、直射日光の90％以上を吸収するには、非常に薄いフィルムコーティングのみが必要です。 実際、コーティングの厚さは0.000 039 37インチ、つまり1マイクロメートルで十分です。 これを見ると、人間の髪の毛一本の太さは100倍になります。 この属性は、薄膜技術でアモルファスシリコンを使用することの費用対効果に追加されます。

太陽電池アプリケーションでアモルファスシリコンを使用することの唯一の欠点は、Staebler-Wronski効果として知られているものです。 完全に理解されていない理由により、材料のセルは、自然の日光に最初にさらされた後、電圧出力を最大20％低下させる傾向があります。 ただし、材料は1〜2か月後に電気出力の安定点に達します。