Vad är amorf kisel?
Amorf kisel är form av kisel, det näst mest förekommande naturliga elementet på jorden. Men det skiljer sig från kisel genom att det är icke-kristalliserat och ostört på samma sätt som vanligt glas är, vilket betyder att vissa av atomerna i dess kemiska struktur motstår bindning. Dessa så kallade "dinglande" bindningar påverkar materialets inneboende egenskaper, nämligen att ge det en högre defektdensitet, vilket avser mängden naturligt förekommande brister. Detta ämne, ofta förkortat till a-Si , erbjuder fortfarande flera fördelar jämfört med kristallint kisel som gör det att föredra för användning vid tillverkning av tunna filmer för beläggning av en mängd olika elektroniska komponenter, särskilt fotovoltaiska system (PV). Till exempel kan den appliceras på stora områden på ett mer homogent sätt än kisel och vid mycket låga temperaturer, vilket gör att den kan fästa vid glas, plast och metaller.
Innan amorft kisel kan appliceras som en tunn film på vissa material, till exempel solceller, måste den genomgå hydrering för att ge materialet större stabilitet och hållbarhet. Detta innebär att de dinglande bindningarna måste genomgå ”passivering”, en process där de oordnade bindningarna i varje lager av kiselceller är mättade med atomväte under tryck mellan lager av transparent ledare och en metallstöd, vanligtvis tennoxid och aluminium . Denna modifiering möjliggör större flexibilitet när det gäller hur materialet kan deponeras, och erbjuder mer kontroll över dess spänningsegenskaper. Som ett resultat kan amorft kisel användas i tunnfilmprocesser som används för att tillverka olika lågspänningsanordningar, såsom fickberäknare och klockor.
En annan fördel med att använda amorf kisel tunn film över kristallint kisel är att den förstnämnda absorberar upp till 40 gånger mer solstrålning. Så är fallet endast en mycket tunn filmbeläggning nödvändig för att absorbera 90 procent eller mer av direkt solljus. I själva verket måste beläggningen endast vara 0,000 039 37 tum eller en mikrometer i tjocklek. För att sätta detta i perspektiv har en enda tråd med mänskligt hår en tjocklek 100 gånger större. Detta attribut ökar kostnadseffektiviteten för att använda amorf kisel i tunnfilmteknologier.
Den enda nackdelen med att använda amorf kisel i solcellsapplikationer är något som kallas Staebler-Wronski-effekten. Av orsaker som inte helt förstås tenderar cellerna i materialet att minska spänningsutgången med upp till 20 procent efter initial exponering för naturligt solljus. Emellertid når materialet en punkt med elektrisk utgångsstabilitet efter en till två månader.