Hva er Thin-Film Silicon?

December 12  by Eliza

Thin-film silisium er en form for silisium som vanligvis brukes i utformingen av fotovoltaiske celler brukes i teknologier som solenergi generatorer og photodetectors. Det er et meget tynt lag av 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. Tynn-film silisium skiller seg fra bulk eller wafer silisium, som er laget av monokrystallinsk eller polykrystallinsk silisium.

Thin-film silisium er en halvleder og er nyttig i fotovoltaiske celler på grunn av måten den er påvirket av lys på kvante-nivå. Når fotoner av lys treffer silisium og blir absorbert, dette fører elektroner i silisium for å øke energinivået, stiger fra sitt vanlige posisjon i tettpakket valensenergi bandet til den mye sparser conduction energi band hvor de kan bevege seg mye friere. På samme tid, i fravær av den negativt ladede elektron i valensbåndet skaper en positiv ladningsbærer kalles en elektron-hull i stedet, noe som kan bevege seg gjennom valensbåndet som suksessive elektroner bevege seg for å fylle hullet, og slik at det opprettes en ny i sin tidligere stilling. Denne bevegelsen av ladningsbærere gjennom halvleder frembringer en elektrisk strøm som kan brukes som en kilde for energi eller gi signaler til deteksjonsutstyr.

Thin-film silisium kan ha en av flere former. Amorft silisium har ingen krystallstrukturen, noe som betyr at det ikke er noen langtrekkende orden eller mønster i anordningen av silisiumatomene. Nanocrystalline, noen ganger kalt mikrokrystallinsk, har silisium små krystallinske korn omgitt og adskilt av amorf silisium. Protocrystalline silisium er silisium i en mellomliggende fase av prosessen med krystalldannelse i amorf silisium. Sort silisium er en form av silisium med en overflate dekket med mikroskopiske monokrystallinske nåler, en struktur som øker lysabsorpsjon. Forskjellige former av tynnfilm silisium er effektive i å fange forskjellige bølgelengder av lys, slik at tynn-film solceller benytter ofte lag av mer enn en type til å absorbere så mye sollys som mulig.

Thin-film silisium brukes primært i solenergiindustrien på grunn av silisium egenskaper som en halvleder. Tynn-film-celler har en rekke fordeler i forhold til bulk silisium solceller, inkludert lavere materialkostnader og mindre størrelse, skjønt dette kan komme på bekostning av lavere effekt konvertering effektivitet. Den nedre størrelsen og vekten på tynn-film celler gjør det også mer egnet for applikasjoner som solceller integrert i bygninger og ladesystemer for biler. Thin-film silisium er også brukt i testing av utstyr, som for eksempel termografiske kameraer og nattsynbriller.