薄膜シリコンとは？

薄膜シリコンは、太陽光発電機や光検出器などの技術で使用される太陽電池の設計で一般的に使用されるシリコンの一種です。 シリコンの非常に薄い層で、アモルファスであるため、結晶構造を持たないか、特別な特性を持ついくつかの結晶構造のいずれかを持ちます。 薄膜シリコンは、単結晶または多結晶シリコンでできているバルクまたはウエハシリコンとは区別されます。

薄膜シリコンは半導体であり、量子レベルの光の影響を受けるため、太陽電池で役立ちます。 光の光子がシリコンに衝突して吸収されると、シリコン内の電子のエネルギーレベルが増加し、密集した原子価エネルギーバンドの通常の位置からはるかに疎な伝導エネルギーバンドに上昇し、より自由に移動できるようになります。 同時に、価電子帯に負に帯電した電子が存在しないと、その場所に電子ホールと呼ばれる正電荷キャリアが作成されます。これは、連続する電子がホールを埋めるために価電子帯を移動し、新しい電子を生成します以前の位置に。 半導体を通るこの電荷キャリアの動きは、エネルギー源として使用したり、検出装置に信号を提供したりすることができる電流を生成します。

薄膜シリコンは、いくつかの形式のいずれかを使用できます。 アモルファスシリコンには結晶構造がありません。つまり、シリコン原子の配列には長距離秩序やパターンはありません。 微結晶シリコンと呼ばれることもあるナノ結晶シリコンには、アモルファスシリコンに囲まれ分離された小さな結晶粒があります。 原結晶シリコンは、アモルファスシリコンの結晶形成プロセスの中間段階にあるシリコンです。 ブラックシリコンは、表面が微細な単結晶針で覆われたシリコンの一種で、光吸収を増加させる構造です。 さまざまな形の薄膜シリコンがさまざまな波長の光を捕らえるのに効果的であるため、薄膜太陽電池は多くの場合、できるだけ多くの太陽光を吸収するために複数のタイプの層を組み込んでいます。

薄膜シリコンは、半導体としてのシリコンの特性により、主に太陽光発電産業で使用されています。 薄膜セルには、材料コストの削減やサイズの縮小など、バルクシリコン太陽電池よりも多くの利点がありますが、電力変換効率が低下する可能性があります。 薄膜セルのサイズと重量が小さいため、建物に組み込まれた太陽電池や車両の充電システムなどの用途にも適しています。 薄膜シリコンは、サーモグラフィーカメラや暗視ゴーグルなどの検出機器にも使用されます。