Il silicio amorfo è una forma di silicio, il secondo elemento naturale più abbondante sulla Terra. Tuttavia, differisce dal silicio in quanto non è cristallizzato e disordinato allo stesso modo del vetro ordinario, il che significa che alcuni degli atomi nella sua struttura chimica resistono al legame. Questi cosiddetti legami “pendenti” influiscono sulle proprietà intrinseche del materiale, vale a dire conferendogli una maggiore densità di difetti, che si riferisce alla quantità di imperfezioni naturali. Questa sostanza, spesso abbreviata in a-Si, offre ancora diversi vantaggi rispetto al silicio cristallino che lo rende preferibile per l’uso nella produzione di film sottili per il rivestimento di una varietà di componenti elettronici, in particolare i sistemi fotovoltaici (PV). Ad esempio, può essere applicato su grandi aree in maniera più omogenea rispetto al silicio e a temperature molto basse, permettendogli di aderire a vetro, plastica e metalli.
Prima che il silicio amorfo possa essere applicato come una pellicola sottile a determinati materiali, come le celle solari, deve passare attraverso l’idrogenazione per conferire al materiale maggiore stabilità e durata. Ciò significa che i legami penzolanti devono subire la “passivazione”, un processo in cui i legami non ordinati in ciascuno strato di celle di silicio sono saturati con idrogeno atomico mentre sono sotto pressione tra strati di conduttore trasparente e un supporto metallico, di solito ossido di stagno e alluminio, rispettivamente . Questa modifica consente una maggiore flessibilità in termini di modalità di deposito del materiale, oltre a offrire un maggiore controllo sulle sue proprietà di tensione. Di conseguenza, il silicio amorfo può essere utilizzato nei processi a film sottile impiegati per realizzare una varietà di dispositivi a bassa tensione, come calcolatrici tascabili e orologi.
Un altro vantaggio dell’utilizzo del film sottile di silicio amorfo rispetto al silicio cristallino è che il primo assorbe fino a 40 volte più radiazione solare. Stando così le cose, è necessario solo un rivestimento in pellicola molto sottile per assorbire il 90% o più della luce solare diretta. In effetti, il rivestimento deve essere solo 0.000 039 37 pollici, o un micrometro di spessore. Per mettere questo in prospettiva, una singola ciocca di capelli umani ha uno spessore 100 volte maggiore. Questo attributo si aggiunge all’efficacia in termini di costi dell’utilizzo del silicio amorfo nelle tecnologie a film sottile.
L’unico inconveniente dell’utilizzo del silicio amorfo nelle applicazioni delle celle solari è noto come effetto Staebler-Wronski. Per ragioni non completamente comprese, le celle nel materiale tendono a ridurre la tensione in uscita fino al 20% dopo l’esposizione iniziale alla luce solare naturale. Tuttavia, il materiale raggiunge un punto di stabilità della potenza elettrica dopo uno o due mesi.