Τι είναι το σχέδιο λεπτού φιλμ;

Ο σχεδιασμός λεπτού φιλμ είναι μια τεχνική κατασκευής για την κατάθεση πολύ λεπτών στρωμάτων σε βάση βάσης ή υποστρώματος.Η διαδικασία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για επικαλύψεις βαφής, ηλεκτρονικά μέρη ή ηλιακά κύτταρα για τη δημιουργία ηλεκτρικής ενέργειας από το φως.Μια λεπτή μεμβράνη περιγράφει τη διαδικασία προσθήκης πολύ λεπτών ποσοτήτων προϊόντων σε επαναλαμβανόμενα στρώματα, όχι απαραίτητα πόσο παχύ είναι το τελικό προϊόν.

Early Electronics που χρησιμοποιούνται βαριά και ογκώδη σωλήνες κενού και άλλα μέρη για να κάνουν τηλεοράσεις και ηλεκτρονικά στα μέσα του 20ού αιώνα.Με την πάροδο του χρόνου, οι ημιαγωγοί και οι συσκευές στερεάς κατάστασης έγιναν διαθέσιμες, επιτρέποντας στα ηλεκτρονικά να χρησιμοποιούν ελαφριά, μικρά κυκλώματα.Στον 21ο αιώνα, οι συνεχιζόμενες βελτιώσεις στον σχεδιασμό ηλεκτρονικού κυκλώματος οδήγησαν σε συσκευές με μικρότερα μεγέθη και περισσότερη υπολογιστική χωρητικότητα.Ο σχεδιασμός λεπτού φιλμ είναι σημαντικός για την ικανότητά του να χρησιμοποιεί μικρές ποσότητες ακριβών πρώτων υλών για την κατασκευή κυκλωμάτων σε σχετικά χαμηλό κόστος.Στις αρχές του 21ου αιώνα ήταν η ανάπτυξη ευέλικτων κυκλωμάτων.Αντί να χρειάζεται να χρησιμοποιούν άκαμπτες πίνακες κυκλώματος, οι προγραμματιστές θα μπορούσαν τώρα να δημιουργήσουν ηλεκτρονικά εξαρτήματα σε πολύ λεπτές, εύκαμπτες πλαστικές.Μια αγορά που επωφελήθηκε από αυτή τη βελτίωση ήταν η ηλιακή ηλεκτρική ενέργεια. Οι ηλιακοί συλλέκτες στις αρχές έως τα μέσα του 20ου αιώνα ήταν βαριά, άκαμπτα πάνελ που κατασκευάστηκαν με συμπαγή γυαλί και παχιά στρώματα υλικών που παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα.Με την πάροδο του χρόνου, ο σχεδιασμός λεπτού φιλμ οδήγησε σε άκαμπτα πάνελ με πολύ χαμηλότερο βάρος που μείωσε το χρόνο εγκατάστασης και τα έξοδα.Επιπλέον, οι λεπτές μεμβράνες επέτρεψαν την τοποθέτηση ηλιακών συλλεκτών σε φορητούς αριθμομηχανές, ραδιόφωνα και κινητά τηλέφωνα ή φορτιστές με χαμηλό κόστος.Στα τέλη του 20ου αιώνα, τα ηλιακά κύτταρα παράγονται για πρώτη φορά σε πλαστική μεμβράνη, επιτρέποντας στον πίνακα να μετατραπεί για αποθήκευση ή εγκατεστημένη ως η εξωτερική επιφάνεια ενός κτιρίου ή ενός οχήματος.Ηλεκτρική ενέργεια, ήταν χαμηλή στα πρώιμα ηλιακά σχέδια.Η ηλεκτρική ενέργεια που κατασκευάστηκε από ηλιακούς συλλέκτες αποθηκεύτηκε τυπικά σε μπαταρίες που είχαν τους δικούς τους περιορισμούς απόδοσης.Ήταν σημαντικό να μεγιστοποιηθεί η ενεργειακή απόδοση των ηλιακών σχεδίων και ο σχεδιασμός λεπτών φιλμ επέτρεψε την αποτελεσματικότητα να αυξηθεί πάνω από 20 % στις αρχές του 21ου αιώνα, με πρόσθετες βελτιώσεις αναμενόμενες καθώς δοκιμάστηκαν νέα υλικά.Χρησιμοποιείται είτε ένα μείγμα κρυσταλλικού και μη κρυσταλλικού, ή άμορφο πυρίτιο.Το κρυσταλλικό πυρίτιο μπορεί να συγκριθεί με την άμμο, όπου τα μόρια έχουν σταθερή, κανονική δομή.Ένα άμορφο υλικό είναι σαν το γυαλί, όπου τα μόρια είναι πιο τυχαία με διαφορετικές φυσικές και ηλεκτρικές ιδιότητες. Ταυτόχρονα, τα μίγματα μετάλλων που θα μπορούσαν να δημιουργήσουν ηλεκτρική ενέργεια από το φως αναπτύχθηκαν για ηλιακά κύτταρα.Σεληνίδιο του χαλκού ινδίου (CIGS) και το κάδμιο Telluride (CDTE) ήταν δύο τεχνολογίες που χρησιμοποιήθηκαν ως εναλλακτική λύση για το πυρίτιο.Αυτά τα μέταλλα, αν και τοξικά σε ορισμένες περιπτώσεις, σταθεροποιήθηκαν άκαμπτα στο σχεδιασμό λεπτού φιλμ, και τότε δεν θεωρούνταν περιβαλλοντικοί κίνδυνοι.Σε όλες τις περιπτώσεις, οι κατασκευαστές επέλεξαν ένα συγκεκριμένο σχέδιο για τη δημιουργία της υψηλότερης απόδοσης ανά μονάδα κόστους, προκειμένου να κερδίσουν πλεονέκτημα της αγοράς.Τα εναλλασσόμενα στρώματα ηλεκτρικά αγώγιμων και μη αγοραστικών υλικών μπορούν να δημιουργήσουν ηλεκτρονικά κυκλώματα.Μια άλλη διαδικασία για την εναπόθεση λεπτών μεμβρανών είναι η εκτόξευση, όπου το υλικό εξατμίζεται και έχει ένα ηλεκτρικό φορτίο, όπου προσελκύεται από το βασικό υλικό με αντίθετο φορτίο.Το φως λέιζερ μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εξάτμιση των υλικών για εναπόθεση σε ένα υπόστρωμα.Το Plasma, μια ηλεκτρική εκκένωση υψηλής ενέργειας, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μεταφορά υλικών σε μερικά σχέδια λεπτού φιλμ.