Dünnschichtzellen sind photovoltaische Zellen, die bei der Stromerzeugung aus Licht verwendet werden. Photovoltaik (PV)-Zellen sind allgemeiner als Solarzellen bekannt; Während Sonnenlicht die häufigste Quelle ist, können PV-Zellen aus jeder Form von Licht Energie erzeugen. Solarmodule verwenden große Gruppen von PV-Zellen, um Strom aus Sonnenlicht zu erzeugen, aber herkömmliche Module produzieren Energie nicht so effizient wie andere Quellen wie Kohle. Dünnschichtzellen haben das Potenzial, die Effizienz und Wirtschaftlichkeit von Solarstrom zu steigern. Die Technologie wurde im frühen 21. Jahrhundert perfektioniert.
Der photovoltaische Effekt wurde im 19. Jahrhundert entdeckt, obwohl die ersten echten Solarzellen erst in den 1950er Jahren gebaut wurden. Sie arbeiten, indem sie Photonen oder Lichtteilchen verwenden, um Elektronen zu bewegen. Diese Elektronen werden dann in einen Stromkreis geleitet und werden zu nutzbarer Elektrizität. Seit den 1950er Jahren werden verschiedene Materialien verwendet, um Solarzellen herzustellen, deren Effizienz zu steigern und die Produktionskosten zu senken. Staatliche Anreize und Bedenken hinsichtlich der Umweltauswirkungen der Nutzung fossiler Brennstoffe haben das Interesse an der Solarstromerzeugung auf der ganzen Welt gesteigert.
Herkömmliche Solarzellen können umständlich und teuer in der Herstellung sein. Im späten 20. und frühen 21. Jahrhundert begannen die Entwickler von PV-Zellen, die Dünnschichttechnologie zu untersuchen. Diese sich entwickelnde Wissenschaft ermöglicht die Herstellung von Materialschichten von mikroskopischer Dicke, manchmal so schmal wie die Breite eines einzelnen Atoms. Zuerst verwendet, um kleine elektronische Geräte wie Spielzeug und Taschenrechner mit Strom zu versorgen, wurden Dünnschichtzellen bald für die vollständige Solarstromerzeugung produziert.
Die Herstellung von Dünnschichtzellen erfordert eine sterile Umgebung, die manchmal auch als Reinraum bezeichnet wird. Die zur Herstellung des Films verwendete Substanz, normalerweise ein halbleitendes Material wie Silizium, wird zu einer flüssigen Lösung reduziert. Die Platte, auf der der Film abgeschieden werden soll, wird elektrisch negativ geladen. Die positiv geladene flüssige Substanz wird dann in der Nähe der Platte versprüht und löst sich in winzige Schwebeteilchen auf. Diese Partikel werden mit ihrer entgegengesetzten Ladung von der Platte angezogen und haften in einer Schicht gleichmäßiger Dicke an dieser an, die später zu der dünnen Filmbeschichtung erstarrt.
Die Vorteile von Dünnschichtzellen haben das Interesse an Solarenergie neu belebt. Die Solartechnologie ist bereits heute die am schnellsten wachsende Energieerzeugungsmethode der Welt. Es wird prognostiziert, dass kostengünstige, leichte und effiziente Dünnschicht-PV-Zellen Solarstrom als Alternative zur herkömmlichen Stromerzeugung attraktiver machen werden. Befürworter der Solarenergie hoffen, dass die sich entwickelnde Technologie ihr Ziel der Netzparität erreicht und Solarenergie so billig und effizient macht wie traditionelle Stromerzeugungsmethoden.