El silicio de película fina es una forma de silicio comúnmente utilizada en el diseño de células fotovoltaicas utilizadas en tecnologías como generadores de energía solar y fotodetectores. Es una capa muy delgada de silicio que es amorfa, lo que significa que no tiene estructura cristalina, o tiene una de varias estructuras cristalinas con propiedades especiales. El silicio de película fina se distingue del silicio a granel o de oblea, que está hecho de silicio monocristalino o policristalino.
El silicio de película delgada es un semiconductor y es útil en las células fotovoltaicas debido a la forma en que se ve afectado por la luz a nivel cuántico. Cuando los fotones de luz golpean el silicio y son absorbidos, esto hace que los electrones en el silicio aumenten su nivel de energía, subiendo desde su posición habitual en la banda de energía de valencia densamente empaquetada a la banda de energía de conducción mucho más dispersa donde pueden moverse mucho más libremente. Al mismo tiempo, la ausencia del electrón cargado negativamente en la banda de valencia crea un portador de carga positiva llamado agujero de electrones en su lugar, que puede moverse a través de la banda de valencia a medida que los electrones sucesivos se mueven para llenar el agujero y así crear uno nuevo. en su posición anterior. Este movimiento de los portadores de carga a través del semiconductor produce una corriente eléctrica que puede usarse como fuente de energía o proporcionar señales a los equipos de detección.
El silicio de película fina puede tener una de varias formas. El silicio amorfo no tiene estructura cristalina, lo que significa que no hay un orden o patrón de largo alcance en la disposición de los átomos de silicio. El silicio nanocristalino, a veces llamado microcristalino, tiene pequeños granos cristalinos rodeados y separados por silicio amorfo. El silicio Protocristalino es el silicio en una fase intermedia del proceso de formación de cristales en el silicio amorfo. El silicio negro es una forma de silicio con una superficie cubierta por agujas monocristalinas microscópicas, una estructura que aumenta la absorción de luz. Las diferentes formas de silicio de película delgada son efectivas para captar diferentes longitudes de onda de luz, por lo que las células solares de película delgada a menudo incorporan capas de más de un tipo para absorber la mayor cantidad de luz solar posible.
El silicio de película fina se utiliza principalmente en la industria de la energía solar debido a las propiedades del silicio como semiconductor. Las celdas de película delgada tienen una serie de ventajas sobre las celdas solares de silicio a granel, incluidos costos de material más bajos y un tamaño más pequeño, aunque esto puede tener el costo de una menor eficiencia de conversión de energía. El menor tamaño y peso de las celdas de película delgada también las hace más adecuadas para aplicaciones como celdas fotovoltaicas integradas en edificios y sistemas de carga para vehículos. El silicio de película fina también se utiliza en equipos de detección, como cámaras termográficas y gafas de visión nocturna.