Hva er tynn filmdesign?

Tynn filmdesign er en produksjonsteknikk for å avsette veldig tynne lag av på et underlag eller underlagsmateriale. Prosessen kan brukes til maling, elektroniske deler eller solceller for å lage elektrisitet fra lys. En tynn film beskriver prosessen med å tilsette veldig fine mengder produkt i repeterende lag, ikke nødvendigvis hvor tykt det ferdige produktet er.

Tidlig elektronikk brukte tunge og klumpete vakuumrør og andre deler for å lage TV-apparater og elektronikk på midten av 1900-tallet. Med tiden ble halvledere og solid-state-enheter tilgjengelige, slik at elektronikk kunne bruke små, små kretsløp. Inn i det 21. århundre førte fortsatte forbedringer av elektronisk kretsdesign til enheter med mindre størrelser og mer datakapasitet. Tynn filmdesign er viktig for sin evne til å bruke små mengder dyre råvarer til å lage kretsløp til relativt lave kostnader.

Til tross for konseptet om at tynnfilmdesign handler om prosessen, ikke størrelsen på delen, var et voksende marked på begynnelsen av det 21. århundre utviklingen av fleksible kretsløp. I stedet for å måtte bruke stive kretskort, kunne utviklere nå lage elektroniske deler på veldig tynn, fleksibel plast. Et marked som tjente på denne forbedringen var solenergi.

Solcellepaneler på begynnelsen av til midten av 1900-tallet var tunge, stive paneler laget av massivt glass og tykke lag med elektrisitetsgenererende materialer. Med tiden førte tynnfilmdesign til stive paneler med mye lavere vekt som reduserte installasjonstiden og utgiftene. I tillegg tillot tynne filmer solcellepaneler å bli plassert i bærbare kalkulatorer, radioer og mobiltelefoner eller ladere til lave kostnader. På slutten av 1900-tallet ble solceller først produsert på plastfilm, slik at panelet kunne rulles opp for lagring eller installeres som den ytre overflaten til en bygning eller et kjøretøy.

Energieffektivitet, en måling av hvor mye sollys som er konvertert til elektrisitet, var lav i tidlige design av solenergi. Strømmen fra solcellepaneler ble vanligvis lagret i batterier som hadde sine egne effektivitetsbegrensninger. Det var viktig å maksimere energieffektiviteten til solkonstruksjoner, og tynnfilmdesign tillot effektiviteten å stige til over 20 prosent på begynnelsen av det 21. århundre, med ytterligere forbedringer som forventes når nye materialer ble testet.

På 2000-tallet brukte soltynne filmer enten en blanding av krystallinsk og ikke-krystallinsk, eller amorf silisium. Krystallinsk silisium kan sammenlignes med sand, der molekylene har en fast, regelmessig struktur. Et amorft materiale er som glass, der molekylene er mer tilfeldige med forskjellige fysiske og elektriske egenskaper.

Samtidig ble metallblandinger som kunne skape strøm fra lys utviklet for solceller. Kobber indium gallium selenid (CIGS) og kadmium tellurid (CdTe) var to teknologier som ble brukt som et alternativ til silisium. Selv om disse metodene i noen tilfeller var giftige, ble de fastmontert i tynnfilmdesignet, og den gang ikke ansett som miljøfarer. I alle tilfeller valgte produsenter en bestemt design for å skape den høyeste effektiviteten per enhetskostnad for å oppnå markedsfordel.

Noen produkter kan sprayes på lignende måte som maling på et glass- eller filmunderlag. Vekslende lag med elektrisk ledende og ikke-ledende materialer kan lage elektroniske kretsløp. En annen prosess for avsetning av tynne filmer er sputtering, der materialet blir fordampet og gitt en elektrisk ladning, hvor det tiltrekkes til basismaterialet med en motsatt ladning. Laserlys kan brukes til å fordampe materialer som skal deponeres på et underlag. Plasma, et høyt energielektrisk utladning, kan brukes til å overføre materialer i noen tynnfilmdesign.