Mikä on ohutkalvopii?

Ohutkalvopii on piimuoto, jota käytetään yleisesti aurinkokennojen suunnittelussa, jota käytetään tekniikoissa, kuten aurinkosähkögeneraattoreissa ja valonilmaisimissa. Se on hyvin ohut piikerros, joka on joko amorfista, eli sillä ei ole kiteistä rakennetta, tai sillä on yksi useista kiteisistä rakenteista, joilla on erityisominaisuuksia. Ohutkalvopii erottuu irtotavarasta tai kiekkopiistä, joka on valmistettu yksikiteisestä tai monikiteisestä piistä.

Ohutkalvopii on puolijohde ja siitä on hyötyä aurinkokennoissa, koska valo vaikuttaa siihen kvanttitasolla. Kun valon fotonit osuvat piiin ja absorboituvat, piin elektronit lisäävät energiatasoaan ja nousevat tavanomaisesta asemastaan ​​tiheästi pakatussa valenssienergiakaistassa paljon harvemmaksi johtavaksi energiakaistaksi, jossa ne voivat liikkua paljon vapaammin. Samaan aikaan negatiivisesti varautuneen elektronin puuttuminen valenssikaistalta luo sen tilalle positiivisen varauksen kantajan, jota kutsutaan elektronireiäksi, joka voi liikkua valenssikaistan läpi peräkkäisten elektronien liikkuessa täyttämään reiän ja siten luomaan uuden entisessä asemassaan. Tämä varausvälineiden liike puolijohteen läpi tuottaa sähkövirran, jota voidaan käyttää energialähteenä tai antaa signaaleja ilmaisulaitteille.

Ohutkalvopii voi olla yksi useista muodoista. Amorfisella piillä ei ole kiteistä rakennetta, mikä tarkoittaa, että piiatomien järjestelyssä ei ole pitkän kantaman järjestystä tai kuviota. Nanokiteisessä piissä, jota joskus kutsutaan mikrokiteiseksi, on pieniä kiteisiä rakeita, joita ympäröi ja erottaa amorfinen pii. Protokiteinen pii on pii, joka on kiteiden muodostumisprosessin välivaiheessa amorfisessa piissä. Musta pii on piin muoto, jonka pinta on peitetty mikroskooppisilla yksikiteisillä neuloilla, rakenne, joka lisää valon absorptiota. Erilaiset ohutkalvopii muodot sieppaavat tehokkaasti eri valon aallonpituuksia, joten ohutkalvoiset aurinkokennot sisältävät usein useamman kuin yhden tyyppisiä kerroksia absorboidakseen mahdollisimman paljon auringonvaloa.

Ohutkalvopiiä käytetään pääasiassa aurinkovoimalla piin puolijohteiden ominaisuuksien vuoksi. Ohutkalvokennoilla on useita etuja silikonisiin aurinkokennoihin nähden, mukaan lukien pienemmät materiaalikustannukset ja pienempi koko, vaikka tämä voi johtaa pienempään tehonmuuntotehokkuuteen. Ohutkalvokennojen pienempi koko ja paino tekevät siitä sopivamman myös sovelluksiin, kuten rakennuksiin integroituihin aurinkokennoihin ja ajoneuvojen latausjärjestelmiin. Ohutkalvopiiä käytetään myös havaitsemislaitteissa, kuten lämpökameroissa ja pimeänäkölaseissa.