การออกแบบฟิล์มบางคืออะไร

การออกแบบฟิล์มบางเป็นเทคนิคการผลิตโดยการวางชั้นบาง ๆ ไว้บนวัสดุฐานหรือวัสดุพิมพ์ กระบวนการนี้สามารถใช้สำหรับการเคลือบสีชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์หรือเซลล์แสงอาทิตย์เพื่อสร้างกระแสไฟฟ้าจากแสง ฟิล์มบางอธิบายกระบวนการเพิ่มจำนวนผลิตภัณฑ์ที่ละเอียดในเลเยอร์ซ้ำไม่จำเป็นว่าหนาจะเป็นผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

เครื่องใช้ไฟฟ้ายุคแรก ๆ ใช้หลอดสูญญากาศขนาดใหญ่และหนักและชิ้นส่วนอื่น ๆ เพื่อสร้างโทรทัศน์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 ทันเวลาอุปกรณ์กึ่งตัวนำและโซลิดสเตตก็พร้อมใช้งานทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใช้วงจรเบาและมีน้ำหนักเบา ในศตวรรษที่ 21 การปรับปรุงอย่างต่อเนื่องในการออกแบบวงจรอิเล็กทรอนิกส์ทำให้อุปกรณ์มีขนาดเล็กลงและมีความสามารถในการคำนวณมากขึ้น การออกแบบฟิล์มบางนั้นมีความสำคัญต่อความสามารถในการใช้วัตถุดิบราคาแพงจำนวนเล็กน้อยเพื่อทำวงจรในราคาที่ค่อนข้างต่ำ

แม้จะมีแนวคิดว่าการออกแบบฟิล์มบางเป็นเรื่องเกี่ยวกับกระบวนการไม่ใช่ขนาดของชิ้นส่วน แต่ตลาดที่กำลังเติบโตในช่วงต้นศตวรรษที่ 21 คือการพัฒนาวงจรที่มีความยืดหยุ่น นักพัฒนาสามารถสร้างชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์บนพลาสติกที่บางและยืดหยุ่นได้แทนที่จะต้องใช้แผงวงจรที่แข็งแรง ตลาดที่ได้รับประโยชน์จากการปรับปรุงนี้คือพลังงานแสงอาทิตย์

แผงโซล่าร์ในช่วงต้นถึงกลางศตวรรษที่ 20 นั้นหนักแผงแข็งที่ทำจากแก้วแข็งและชั้นวัสดุหนาที่ผลิตไฟฟ้า ในเวลาการออกแบบฟิล์มบางนำไปสู่แผ่นแข็งที่มีน้ำหนักน้อยกว่ามากซึ่งช่วยลดเวลาและค่าใช้จ่ายในการติดตั้ง นอกจากนี้ฟิล์มบางยังอนุญาตให้แผงเซลล์แสงอาทิตย์วางในเครื่องคิดเลขแบบพกพาวิทยุและโทรศัพท์มือถือหรือเครื่องชาร์จในราคาที่ถูก ในช่วงปลายศตวรรษที่ 20 มีการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์เป็นครั้งแรกบนแผ่นฟิล์มพลาสติกทำให้แผงม้วนเก็บหรือติดตั้งเป็นพื้นผิวด้านนอกของอาคารหรือยานพาหนะ

การใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพการวัดปริมาณแสงอาทิตย์ที่ถูกแปลงเป็นไฟฟ้ามีค่าต่ำในการออกแบบพลังงานแสงอาทิตย์ในระยะแรก ไฟฟ้าที่ทำจากแผงโซลาร์เซลล์มักถูกเก็บไว้ในแบตเตอรี่ที่มีข้อ จำกัด ด้านประสิทธิภาพของตัวเอง สิ่งสำคัญคือการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูงสุดของการออกแบบพลังงานแสงอาทิตย์และการออกแบบฟิล์มบาง ๆ ทำให้ประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นสูงกว่า 20 เปอร์เซ็นต์ในต้นศตวรรษที่ 21 โดยคาดว่าจะมีการปรับปรุงเพิ่มเติมเมื่อมีการทดสอบวัสดุใหม่

ในศตวรรษที่ 21 ฟิล์มบางแสงอาทิตย์ใช้ทั้งส่วนผสมของผลึกและไม่เป็นผลึกหรือซิลิกอนอสัณฐาน ผลึกซิลิคอนอาจถูกนำไปเปรียบเทียบกับทรายที่ซึ่งโมเลกุลมีโครงสร้างคงที่และสม่ำเสมอ วัสดุอสัณฐานเหมือนแก้วซึ่งโมเลกุลจะสุ่มมากขึ้นด้วยคุณสมบัติทางกายภาพและทางไฟฟ้าที่แตกต่างกัน

ในเวลาเดียวกันโลหะผสมที่สามารถสร้างกระแสไฟฟ้าจากแสงได้รับการพัฒนาสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์ Copper อินเดียมแกลเลียม selenide (CIGS) และแคดเมียมเทลลูไรด์ (CdTe) เป็นสองเทคโนโลยีที่ใช้แทนซิลิคอน โลหะเหล่านี้ถึงแม้ว่าจะมีพิษในบางกรณี แต่ก็มีการยึดติดอย่างแน่นหนาในการออกแบบฟิล์มบางและในเวลานั้นไม่ถือว่าเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม ในทุกกรณีผู้ผลิตเลือกการออกแบบเฉพาะเพื่อสร้างประสิทธิภาพสูงสุดต่อต้นทุนต่อหน่วยเพื่อให้ได้เปรียบทางการตลาด

ผลิตภัณฑ์บางชนิดสามารถพ่นได้คล้ายกันเพื่อทาลงบนฐานแก้วหรือฟิล์ม ชั้นสลับของวัสดุที่นำไฟฟ้าและไม่นำไฟฟ้าสามารถสร้างวงจรอิเล็กทรอนิกส์ อีกขั้นตอนหนึ่งในการฝากฟิล์มบางคือการสปัตเตอร์ซึ่งวัสดุระเหยและให้ประจุไฟฟ้าซึ่งมันถูกดึงดูดไปยังวัสดุฐานที่มีประจุตรงข้าม แสงเลเซอร์สามารถใช้ในการระเหยวัสดุที่จะสะสมบนพื้นผิว พลาสม่าซึ่งเป็นคายประจุไฟฟ้าพลังงานสูงสามารถใช้ในการถ่ายโอนวัสดุในการออกแบบฟิล์มบาง ๆ