Wat zijn de toepassingen van dunne filmcellen?
Dunne filmcellen zijn fotovoltaïsche cellen die worden gebruikt bij de productie van elektriciteit uit licht. Fotovoltaïsche (PV) cellen zijn meer algemeen bekend als zonnecellen; terwijl zonlicht de meest voorkomende bron is, kunnen PV-cellen energie genereren uit elke vorm van licht. Zonnepanelen gebruiken grote groepen PV-cellen om elektriciteit uit zonlicht te genereren, maar traditionele panelen produceren niet zo efficiënt energie als andere bronnen zoals steenkool. Dunne filmcellen hebben het potentieel om de efficiëntie en kosteneffectiviteit van zonne-energie te verhogen. De technologie werd in het begin van de 21e eeuw geperfectioneerd.
Het fotovoltaïsche effect werd ontdekt in de 19e eeuw, hoewel de eerste echte zonnecellen pas in de jaren 1950 werden gebouwd. Ze werken door fotonen of lichtdeeltjes te gebruiken om elektronen te agiteren. Deze elektronen worden vervolgens in een circuit geleid en worden bruikbare elektriciteit. Sinds de jaren 1950 worden verschillende materialen gebruikt om zonnecellen te maken, waardoor hun efficiëntie wordt verhoogd en de productiekosten worden verlaagd. Stimulansen en zorgen van de overheid over de milieueffecten van het gebruik van fossiele brandstoffen hebben wereldwijd een toenemende belangstelling voor zonne-energie opgewekt.
Traditionele zonnecellen kunnen omslachtig en duur zijn om te produceren. In de late 20e en vroege 21e eeuw begonnen PV-celontwerpers dunne-filmtechnologie te onderzoeken. Deze zich ontwikkelende wetenschap maakt het mogelijk om materiaallagen van microscopische dikte te creëren, soms zo smal als de breedte van een enkel atoom. Eerst gebruikt om kleine elektronische apparaten zoals speelgoed en rekenmachines van stroom te voorzien, waren dunne filmcellen al snel in productie voor volledige zonne-energieopwekking.
De productie van dunne filmcellen vereist een steriele omgeving, ook wel een cleanroom genoemd. De substantie die wordt gebruikt om de film te vormen, meestal een halfgeleidend materiaal zoals silicium, wordt gereduceerd tot een vloeibare oplossing. De plaat waarop de film moet worden afgezet krijgt een negatieve elektrische lading. De vloeibare substantie, die een positieve lading draagt, wordt vervolgens in de buurt van de plaat gesproeid en lost op in kleine deeltjes in de lucht. Deze deeltjes worden aangetrokken door de plaat met zijn tegengestelde lading, en hechten eraan in een laag van uniforme dikte, die later vast wordt in de dunne filmbedekking.
De voordelen van dunne filmcellen hebben de belangstelling voor zonne-energie nieuw leven ingeblazen. Zonne-technologie is al de snelstgroeiende methode voor energieproductie op aarde. Er wordt voorspeld dat goedkope, lichte en efficiënte dunne-film PV-cellen zonne-energie aantrekkelijker zullen maken als alternatief voor traditionele energieopwekking. Voorstanders van zonne-energie hopen dat de ontwikkelende technologie hun doelstelling van netpariteit zal bereiken, waardoor zonne-energie net zo goedkoop en efficiënt wordt als traditionele methoden voor het genereren van energie.