Kas ir plānās plēves dizains?

Agrīnā elektronika 20. gadsimta vidū izmantoja smagas un apjomīgas vakuuma lampas un citas detaļas, lai izgatavotu televizorus un elektroniku. Ar laiku kļuva pieejami pusvadītāji un cietvielu ierīces, kas ļāva elektronikai izmantot vieglas, mazas shēmas. 21. gadsimtā nepārtraukti uzlabojumi elektronisko shēmu dizainā radīja ierīces ar mazāku izmēru un lielāku skaitļošanas jaudu. Plānās plēves dizains ir svarīgs, jo tas spēj izmantot nelielu daudzumu dārgu izejvielu, lai izveidotu ķēdes par salīdzinoši zemām izmaksām.

Neskatoties uz koncepciju, ka plānās plēves dizains ir saistīts ar procesu, nevis detaļas izmēru, 21. gadsimta sākumā pieaugošais tirgus bija elastīgu ķēžu izstrāde. Tā vietā, lai izmantotu stingras shēmas plates, izstrādātāji tagad varētu izveidot elektroniskas detaļas uz ļoti plānas, elastīgas plastmasas. Tirgus, kas guva labumu no šī uzlabojuma, bija saules elektrība.

Saules paneļi 20. gadsimta sākumā un vidū bija smagi, stingri paneļi, kas izgatavoti no cieta stikla un bieziem elektrību ģenerējošu materiālu slāņiem. Ar laiku plānās plēves dizains radīja stingrus paneļus ar daudz mazāku svaru, kas samazināja uzstādīšanas laiku un izmaksas. Turklāt plānās plēves ļāva par zemām izmaksām novietot saules paneļus pārnēsājamos kalkulatoros, radio un mobilajos tālruņos vai lādētājos. 20. gadsimta beigās saules baterijas pirmo reizi tika ražotas uz plastmasas plēves, ļaujot paneli sarullēt uzglabāšanai vai uzstādīt kā ēkas vai transportlīdzekļa ārējo virsmu.

Energoefektivitāte, kas parāda, cik daudz saules gaismas tiek pārveidots par elektrību, bija zems agrīnā saules enerģijas projektos. No saules paneļiem ražotā elektroenerģija parasti tika uzglabāta baterijās, kurām bija savi efektivitātes ierobežojumi. Bija svarīgi maksimāli palielināt saules enerģijas konstrukciju energoefektivitāti, un plānās plēves dizains ļāva efektivitātei paaugstināties virs 20 procentiem 21. gadsimta sākumā, un, pārbaudot jaunus materiālus, gaidāmi papildu uzlabojumi.

21. gadsimtā saules plānās plēvēs tika izmantots kristāliskā un nekristāliskā vai amorfā silīcija maisījums. Kristālisko silīciju varētu salīdzināt ar smiltīm, kur molekulām ir fiksēta, regulāra struktūra. Amorfs materiāls ir kā stikls, kur molekulas ir vairāk nejaušas ar dažādām fizikālajām un elektriskām īpašībām.

Tajā pašā laikā saules baterijām tika izstrādāti metālu maisījumi, kas varētu radīt elektrību no gaismas. Vara indija gallija selenīds (CIGS) un kadmija telurīds (CdTe) bija divas tehnoloģijas, ko izmantoja kā alternatīvu silīcijam. Šie metāli, kaut arī dažos gadījumos ir toksiski, bija stingri fiksēti plānās plēves dizainā un tajā laikā netika uzskatīti par bīstamiem videi. Visos gadījumos ražotāji izvēlējās konkrētu dizainu, lai radītu visaugstāko efektivitāti uz vienības izmaksām, lai iegūtu tirgus priekšrocības.

Dažus produktus var izsmidzināt līdzīgi kā krāsu uz stikla vai plēves pamatnes. Mainot elektriski vadošu un nevadošu materiālu slāņus, var izveidot elektroniskās shēmas. Vēl viens plānu kārtiņu nogulsnēšanas process ir izsmidzināšana, kad materiāls tiek iztvaicēts un tam tiek piešķirts elektriskais lādiņš, kur tas tiek piesaistīts pamatmateriālam ar pretēju lādiņu. Lāzera gaismu var izmantot, lai iztvaicētu materiālus, kas jāuzklāj uz pamatnes. Plazmu, augstas enerģijas elektrisko izlādi, var izmantot, lai pārsūtītu materiālus dažās plānās plēvēs.