Hva er tynnfilm silisium?

Tynnfilm silisium er en form for silisium som vanligvis brukes i utformingen av fotovoltaiske celler som brukes i teknologier som solenergi-generatorer og fotodetektorer. Det er et veldig tynt lag silisium som enten er amorf, noe som betyr at det ikke har noen krystallinsk struktur, eller har en av flere krystallinske strukturer med spesielle egenskaper. Tynnfilm silisium skiller seg fra bulk eller skivesilisium, som er laget av monokrystallinsk eller polykrystallinsk silisium.

Tynnfilm silisium er en halvleder og er nyttig i fotovoltaiske celler på grunn av måten det påvirkes av lys på kvantenivået. Når fotoner av lys slår silisiumet og blir absorbert, fører dette til at elektroner i silisiumet øker i energinivå, og stiger fra deres vanlige posisjon i det tettpakkede valensenergibåndet til det mye sparsomme ledningsenergibåndet der de kan bevege seg mye mer fritt. Samtidig skaper fraværet av det negativt ladede elektronet i valensbåndet en positiv ladebilRier kalte et elektronhull på sin plass, som kan bevege seg gjennom valensbåndet når påfølgende elektroner beveger seg for å fylle hullet og så skape et nytt i deres tidligere posisjon. Denne bevegelsen av ladningsbærere gjennom halvlederen produserer en elektrisk strøm som kan brukes som energikilde eller gi signaler for deteksjonsutstyr.

Tynnfilm silisium kan ha en av flere former. Amorf silisium har ingen krystallinsk struktur, noe som betyr at det ikke er noen lang rekkevidde eller mønster i arrangementet av silisiumatomene. Nanokrystallinsk, noen ganger kalt mikrokrystallinsk, silisium har små krystallinske korn omgitt og atskilt med amorft silisium. Protokrystallinsk silisium er silisium i en mellomfase av prosessen med krystalldannelse i amorft silisium. Svart silisium er en form for silisium med en overflate dekket i mikroskopiske monokrystallinske nåler, en strukturE som øker lysabsorpsjonen. Ulike former for silisium for tynnfilm er effektive for å fange forskjellige bølgelengder av lys, så tynnfilm solceller ofte inneholder lag av mer enn en type for å absorbere så mye sollys som mulig.

Tynnfilm silisium brukes først og fremst i solenergiindustrien på grunn av silisiums egenskaper som halvleder. Tynnfilmceller har en rekke fordeler i forhold til silisiumsolceller, inkludert lavere materialkostnader og mindre størrelse, selv om dette kan komme på bekostning av effektiviteten til lavere effektkonvertering. Den lavere størrelsen og vekten til tynnfilmceller gjør den også mer egnet for applikasjoner som solcelleceller integrert i bygninger og ladesystemer for kjøretøy. Tynnfilm silisium brukes også i deteksjonsutstyr, for eksempel termografiske kameraer og nattsynsbriller.