O que é silício amorfo?

O silício amorfo é uma forma de silício, o segundo elemento natural mais abundante na Terra. No entanto, difere do silício por não ser cristalizado e desordenado da mesma forma que o vidro comum, o que significa que alguns dos átomos em sua estrutura química resistem à ligação. Essas chamadas ligações “pendentes” afetam as propriedades inerentes ao material, ou seja, conferem-lhe uma maior densidade de defeitos, que se refere à quantidade de imperfeições que ocorrem naturalmente. Essa substância, muitas vezes abreviada para a-Si , ainda oferece várias vantagens sobre o silício cristalino, o que a torna preferível para uso na fabricação de filmes finos para revestir uma variedade de componentes eletrônicos, particularmente sistemas fotovoltaicos (PV). Por exemplo, pode ser aplicado em grandes áreas de maneira mais homogênea que o silício e a temperaturas muito baixas, permitindo a adesão a vidro, plástico e metais.

Antes que o silício amorfo possa ser aplicado como um filme fino a certos materiais, como células solares, ele precisa passar por hidrogenação para dar ao material maior estabilidade e durabilidade. Isso significa que as ligações pendentes devem passar por "passivação", um processo no qual as ligações não ordenadas em cada camada de células de silício são saturadas com hidrogênio atômico enquanto estão sob pressão entre as camadas do condutor transparente e um suporte de metal, geralmente óxido de estanho e alumínio, respectivamente . Essa modificação permite maior flexibilidade em termos de como o material pode ser depositado, além de oferecer mais controle sobre suas propriedades de tensão. Como resultado, o silício amorfo pode ser usado em processos de filmes finos empregados para fazer uma variedade de dispositivos de baixa tensão, como calculadoras de bolso e relógios.

Outra vantagem da utilização de filme fino de silício amorfo sobre silício cristalino é que o primeiro absorve até 40 vezes mais radiação solar. Sendo assim, apenas um revestimento de filme muito fino é necessário para absorver 90% ou mais da luz solar direta. De fato, o revestimento deve ter apenas 0,000 039 37 polegadas, ou um micrômetro de espessura. Para colocar isso em perspectiva, um único fio de cabelo humano tem uma espessura 100 vezes maior. Esse atributo aumenta a relação custo-benefício do uso de silício amorfo em tecnologias de filmes finos.

A única desvantagem do uso de silício amorfo em aplicações de células solares é algo conhecido como efeito Staebler-Wronski. Por razões não completamente compreendidas, as células do material tendem a diminuir a tensão em até 20% após a exposição inicial à luz solar natural. No entanto, o material atinge um ponto de estabilidade da saída elétrica após um a dois meses.