การศึกษาลักษณะสมบัติของอะมอร์ฟัสซิลิคอน และการประยุกต์ใช้งานออปโตอิเล็กทรอนิกส์

Abstract

ได้มีการศึกษาอย่าง เป็นระบบเกี่ยวกับการผลิตและคุณสมบัติพื้นฐานของฟิล์มบางอะมอร์พัสซิลิคอน (amorphous silicon ย่อว่า a-Si;H) คุณสมบัติทางด้านโครงสร้างเช่น จำนวนแขนขาดของ a-Si:H ตรวจสอบด้วยวิธี ESR ( Electron Spin Resonance ) และนำผลไปเปรียบ เทียบกับ คุณสมบัติการนำไฟฟ้าด้วยแสง พบว่าเงื่อนไขการผลิตที่จะได้ฟิล์มที่มีคุณสมบัติดีที่สุด กล่าวคือจำนวนแขน ขาดน้อยที่สุดคือ อุณหภูมิของแผ่นฐานประมาณ 250 °ซ และใช้ RF power ประมาณ 40 วัตต์ ได้มีการทดลองผลิต a-Si :H เป็นเซลส์แสงอาทิตย์ชนิดฟิล์มบาง ด้วยโครงสร้างรอยต่อชนิด p-i-n บนแผ่นฐานแก้ว และตรวจสอบคุณสมบัติพื้นฐานของเซลล์แสงอาทิตย์ที่ผลิตได้ ด้วยการวัดสเปกตรัม ผลตอบสนองทางแสง และศักย์ไฟฟ้าภายใน (built-in potential) ต่อจากนั้นได้ทำการปรับปรุง ประสิทธิภาพของเซลล์ให้ดีขึ้น ด้วยการหาค่าความหนาที่เหมาะสมของรอยต่อแต่ละชั้น และออกแบบให้ชั้น p ทำจากวัสดุอะมอร์พัสซิลิคอนคาร์ไบด์ซึ่งมีขนาดช่องว่างพลังงานกว้างกว่าชั้น i ผลการปรับปรุงได้ เซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพสูงสุดเท่ากับ 6.67% ในการนำเซลล์ฯไปใช้งาน ได้ทดลองออกแบบและผลิตเซลล์ฯ ให้มีโครงสร้างเป็นวงจรรวม (Integrated Type) โดยได้ผลิตโมดูลที่มีเซลล์ย่อย 12 ตัว ต่ออนุกรมกันบนแผ่นฐานแก้วเดียวกัน และ ได้นำโมดูล 3 ตัวมาต่ออนุกรมกันเป็นแผงใหญ่ เพื่อนำไปใช้งานชาร์จแบตเตอรี่ขนาด 12 โวลต์ได้สำเร็จ นอกจากนี้ ได้มีการศึกษาการประยุกต์ใช้ฟิล์มบางอะมอร์ฟัสซิลิคอน ในการผลิตเป็นเซนเซอร์ แบบฟิล์มบางตรวจวัดสีของแสง และมีการสร้างวงจรเพื่อประมวลผลตอบจากเซนเซอร์ และนำเอาระบบทั้งชุดไปทดลองใช้งาน ได้ผลว่าเซนเซอร์สามารถบอกสีของแสงอินพุทได้อย่างถูกต้องว่าเป็นสีอะไรในช่วง visible เช่น สีแดง สีเหลือง สีเขียว และ สีน้ำเงิน