Hva er tynnfilmsilisium?

Tynnfilmsilisium er en form for silisium som vanligvis brukes i utformingen av solcelleceller brukt 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. Tynnfilmsilisium skilles fra bulk eller silikon som er laget av monokrystallinsk eller polykrystallinsk silisium.

Tynnfilmsilisium er en halvleder og er nyttig i fotovoltaiske celler på grunn av måten det påvirkes av lys på kvantnivå. Når lysfotoner treffer silisiumet og blir absorbert, fører dette til at elektroner i silisiumet øker i energinivå, og stiger fra deres vanlige stilling i det tettpakede valensenergibåndet til det mye sparsere ledningsenergibåndet der de kan bevege seg mye mer fritt. På samme tid skaper fraværet av det negativt ladede elektronet i valensbåndet en positiv ladningsbærer som kalles et elektronhull på sin plass, som kan bevege seg gjennom valensbåndet når suksessive elektroner beveger seg for å fylle hullet og slik opprette et nytt i deres tidligere stilling. Denne bevegelsen av ladningsbærere gjennom halvlederen produserer en elektrisk strøm som kan brukes som en energikilde eller gi signaler til deteksjonsutstyr.

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

Tynnfilmsilisium brukes først og fremst i solenergiindustrien på grunn av silisiums egenskaper som halvleder. Tynnfilmceller har en rekke fordeler i forhold til solcelle-solceller i bulk, inkludert lavere materialkostnader og mindre størrelse, selv om dette kan komme på bekostning av lavere effektomdanningseffektivitet. Den lavere størrelsen og vekten på tynnfilmceller gjør det også mer egnet for applikasjoner som solcelleanlegg integrert i bygninger og ladesystemer for kjøretøy. Tynnfilmsilisium brukes også i deteksjonsutstyr, for eksempel termografiske kameraer og nattsynsbriller.