Nanokristallint kisel
Nanokristallint kisel ( nc-Si ), ibland även känt som mikrokristallint kisel ( μc-Si ), är en form av poröst kisel . Det är en allotrop form av kisel med parakristallin struktur - liknar amorft kisel (a-Si), genom att det har en amorf fas. Där de skiljer sig är dock att nc-Si har små korn av kristallint kisel i den amorfa fasen. Detta till skillnad från polykristallint kisel (poly-Si) som enbart består av kristallina kiselkorn, åtskilda av korngränser. Skillnaden kommer enbart från kornstorleken på de kristallina kornen. De flesta material med korn i mikrometerområdet är egentligen finkornigt polykisel, så nanokristallint kisel är en bättre term. Termen nanokristallint kisel hänvisar till en rad material runt övergångsområdet från amorf till mikrokristallin fas i den tunna kiselfilmen. Den kristallina volymfraktionen (uppmätt från Raman-spektroskopi ) är ett annat kriterium för att beskriva materialen i denna övergångszon.
nc-Si har många användbara fördelar jämfört med a-Si, en är att om den odlas ordentligt kan den ha en högre elektronrörlighet , på grund av närvaron av kiselkristalliter . Det visar också ökad absorption i de röda och infraröda våglängderna , vilket gör det till ett viktigt material för användning i a-Si solceller . En av de viktigaste fördelarna med nanokristallint kisel är dock att det har ökad stabilitet jämfört med a-Si, en av anledningarna är på grund av dess lägre vätekoncentration . Även om det för närvarande inte kan uppnå den rörlighet som poly-Si kan, har det fördelen jämfört med poly-Si att det är lättare att tillverka, eftersom det kan deponeras med konventionella lågtemperatur-a-Si-avsättningstekniker, såsom PECVD , i motsats till laserglödgning eller högtemperatur-CVD-processer, i fallet med poly-Si .
Används
Den huvudsakliga tillämpningen av detta nya material är inom området för tunnfilmssolceller av kisel . Eftersom nc-Si har ungefär samma bandgap som kristallint kisel , vilket är ~1,12 eV, kan det kombineras i tunna lager med a-Si, vilket skapar en skiktad multi-junction cell som kallas en tandemcell . Den översta cellen i a-Si absorberar det synliga ljuset och lämnar den infraröda delen av spektrumet för den nedre cellen i nanokristallint Si.
Ett fåtal företag är på väg att kommersialisera kiselbläck baserat på nanokristallint kisel eller andra kiselföreningar. Halvledarindustrin , särskilt inom minnesområdet.
Tunnfilm kisel
Nanokristallint kisel och småkornigt polykristallint kisel anses vara tunnfilmskisel .