비정질 실리콘이란?

비정질 실리콘은 실리콘 형태이며 지구에서 두 번째로 가장 많이 발생하는 자연 원소입니다. 그러나 일반 유리와 같은 방식으로 결정화되지 않고 무질서하다는 점에서 실리콘과 다릅니다. 즉 화학 구조의 일부 원자가 결합에 저항합니다. 이러한 소위 "댕글 링 (dangling)"결합은 재료의 고유 특성에 영향을 미치며, 이는 더 높은 결함 밀도를 제공하여 자연적으로 발생하는 결함의 양을 나타냅니다. 종종 a-Si로 약칭되는이 물질은 결정질 실리콘에 비해 여러 가지 장점을 제공하여 다양한 전자 부품, 특히 PV 시스템을 코팅하기위한 박막 제조에 사용하기에 바람직합니다. 예를 들어 실리콘보다 균질 한 방식으로 매우 낮은 온도에서 넓은 영역에 적용 할 수있어 유리, 플라스틱 및 금속에 접착 할 수 있습니다.

비정질 실리콘이 태양 전지와 같은 특정 재료에 박막으로 적용될 수 있으려면 재료의 안정성과 내구성을 높이기 위해 수소화를 거쳐야합니다. 이것은 댕글 링 본드가 "패시베이션 (passivation)"을 겪어야한다는 것을 의미한다. 실리콘 층의 각 층에서 정렬되지 않은 본드는 원자 수소로 포화 된 상태에서 투명한 도체 층과 금속 배킹 (보통 산화 주석과 알루미늄) 사이의 압력을받는 과정이다. . 이러한 변형은 재료가 증착 될 수있는 방법에있어서 더 큰 유연성을 제공 할뿐만 아니라 전압 특성에 대한 더 많은 제어를 제공한다. 결과적으로, 비정질 실리콘은 포켓 계산기 및 시계와 같은 다양한 저전압 장치를 제조하는데 사용되는 박막 공정에 사용될 수있다.

결정질 실리콘보다 비정질 실리콘 박막을 사용하는 또 다른 장점은 전자가 최대 40 배 더 많은 태양 복사를 흡수한다는 것입니다. 이 경우 90 % 이상의 직사광선을 흡수하기 위해 매우 얇은 막 코팅 만 필요합니다. 실제로, 코팅은 두께가 0.000 039 37 인치 또는 1 마이크로 미터에 불과합니다. 이를 원근감있게 표현하기 위해 사람의 머리카락 한 가닥의 두께는 100 배 더 큽니다. 이 특성은 박막 기술에서 비정질 실리콘을 사용하는 비용 효율성에 추가됩니다.

태양 전지 응용 분야에서 비정질 실리콘을 사용하는 유일한 단점은 Staebler-Wronski 효과입니다. 완전히 이해되지 않은 이유로, 재료의 셀은 자연 햇빛에 처음 노출 된 후 최대 20 %까지 전압 출력을 감소시키는 경향이 있습니다. 그러나 재료는 1-2 개월 후에 전기 출력 안정성에 도달합니다.