¿Qué es el silicio amorfo?

El silicio amorfo es una forma de silicio, el segundo elemento natural más abundante en la Tierra. Sin embargo, se diferencia del silicio en que no está cristalizado y desordenado de la misma manera que el vidrio común, lo que significa que algunos de los átomos en su estructura química resisten la unión. Estos llamados enlaces "colgantes" afectan las propiedades inherentes del material, es decir, le dan una mayor densidad de defectos, que se refiere a la cantidad de imperfecciones que ocurren naturalmente. Esta sustancia, a menudo abreviada como a -Si , todavía ofrece varias ventajas sobre el silicio cristalino que lo hace preferible para su uso en la fabricación de películas delgadas para recubrir una variedad de componentes electrónicos, particularmente sistemas fotovoltaicos (PV). Por ejemplo, se puede aplicar a grandes áreas de una manera más homogénea que el silicio y a temperaturas muy bajas, lo que le permite adherirse al vidrio, plástico y metales.

Antes de que el silicio amorfo se pueda aplicar como una película delgada a ciertos materiales, como las células solares, tiene que pasar por hidrogenación para darle al material una mayor estabilidad y durabilidad. Esto significa que los enlaces colgantes deben someterse a una "pasivación", un proceso en el que los enlaces no ordenados en cada capa de células de silicio se saturan con hidrógeno atómico mientras están bajo presión entre capas de conductor transparente y un respaldo de metal, generalmente óxido de estaño y aluminio, respectivamente. . Esta modificación permite una mayor flexibilidad en términos de cómo se puede depositar el material, además de ofrecer un mayor control sobre sus propiedades de voltaje. Como resultado, el silicio amorfo se puede usar en procesos de película delgada empleados para hacer una variedad de dispositivos de bajo voltaje, como calculadoras de bolsillo y relojes.

Otra ventaja de utilizar una película delgada de silicio amorfo sobre silicio cristalino es que la primera absorbe hasta 40 veces más radiación solar. Siendo ese el caso, solo es necesario un recubrimiento de película muy delgada para absorber el 90 por ciento o más de la luz solar directa. De hecho, el recubrimiento solo tiene que ser de 0,000 039 37 pulgadas, o un micrómetro de espesor. Para poner esto en perspectiva, un solo mechón de cabello humano tiene un grosor 100 veces mayor. Este atributo aumenta la rentabilidad del uso de silicio amorfo en tecnologías de película delgada.

El único inconveniente de usar silicio amorfo en aplicaciones de células solares es algo conocido como el efecto Staebler-Wronski. Por razones que no se comprenden completamente, las celdas en el material tienden a disminuir la salida de voltaje hasta en un 20 por ciento después de la exposición inicial a la luz solar natural. Sin embargo, el material alcanza un punto de estabilidad de salida eléctrica después de uno o dos meses.