Kas ir amorfais silīcijs?

Amorfais silīcijs ir silīcija forma, otrais visbiežāk sastopamais dabiskais elements uz Zemes. Tomēr tas atšķiras no silīcija ar to, ka tas nav kristalizēts un nesakārtots tādā pašā veidā kā parastais stikls, kas nozīmē, ka daži tā ķīmiskās struktūras atomi iztur savienojumus. Šīs tā sauktās “karājošās” saites ietekmē materiāla raksturīgās īpašības, proti, piešķir tam lielāku defektu blīvumu, kas attiecas uz dabā sastopamo nepilnību daudzumu. Šai vielai, kas bieži tiek saīsināta ar a-Si, joprojām ir vairākas priekšrocības salīdzinājumā ar kristālisko silīciju, kas padara to vēlamāku plānu kārtiņu ražošanai dažādu elektronisko komponentu pārklāšanai, jo īpaši fotoelementu (PV) sistēmām. Piemēram, to var uzklāt uz lielām platībām viendabīgāk nekā silīciju un ļoti zemā temperatūrā, ļaujot tam pieķerties stiklam, plastmasai un metāliem.

Pirms amorfo silīciju var uzklāt kā plānu kārtiņu noteiktiem materiāliem, piemēram, saules baterijām, tam ir jāveic hidrogenēšana, lai nodrošinātu materiālam lielāku stabilitāti un izturību. Tas nozīmē, ka karājošajām saitēm ir jāveic “pasivācija”, process, kurā nesakārtotās saites katrā silīcija šūnu slānī tiek piesātinātas ar atomu ūdeņradi, kamēr tās atrodas zem spiediena starp caurspīdīga vadītāja slāņiem un metāla pamatni, parasti attiecīgi alvas oksīdu un alumīniju. . Šī modifikācija nodrošina lielāku elastību attiecībā uz materiāla nogulsnēšanu, kā arī piedāvā lielāku kontroli pār tā sprieguma īpašībām. Rezultātā amorfo silīciju var izmantot plānās plēves procesos, ko izmanto dažādu zemsprieguma ierīču, piemēram, kabatas kalkulatoru un pulksteņu, izgatavošanai.

Vēl viena amorfās silīcija plānās plēves izmantošanas priekšrocība salīdzinājumā ar kristālisko silīciju ir tā, ka pirmā absorbē līdz pat 40 reizēm vairāk saules starojuma. Šādā gadījumā ir nepieciešams tikai ļoti plāns plēves pārklājums, lai absorbētu 90 procentus vai vairāk tiešas saules gaismas. Faktiski pārklājumam jābūt tikai 0.000 039 37 collas jeb viena mikrometra biezumam. Lai to aplūkotu perspektīvā, vienai cilvēka matu šķipsnai ir 100 reižu biezums. Šis atribūts palielina amorfā silīcija izmantošanas izmaksu efektivitāti plānās kārtiņas tehnoloģijās.

Vienīgais trūkums, kas saistīts ar amorfā silīcija izmantošanu saules bateriju lietojumos, ir kaut kas pazīstams kā Staebler-Wronski efekts. Pilnībā neizprotamu iemeslu dēļ materiāla šūnām ir tendence samazināt sprieguma izvadi līdz pat 20 procentiem pēc sākotnējās dabiskās saules gaismas iedarbības. Tomēr materiāls sasniedz elektriskās jaudas stabilitātes punktu pēc viena līdz diviem mēnešiem.