Το πυρίτιο λεπτής μεμβράνης είναι μια μορφή πυριτίου που χρησιμοποιείται συνήθως στο σχεδιασμό φωτοβολταϊκών στοιχείων που χρησιμοποιούνται σε τεχνολογίες όπως οι γεννήτριες ηλιακής ενέργειας και οι φωτοανιχνευτές. Είναι ένα πολύ λεπτό στρώμα πυριτίου που είτε είναι άμορφο, που σημαίνει ότι δεν έχει κρυσταλλική δομή, είτε έχει μία από τις πολλές κρυσταλλικές δομές με ειδικές ιδιότητες. Το πυρίτιο λεπτής μεμβράνης διακρίνεται από το πυρίτιο χύμα ή γκοφρέτα, το οποίο είναι κατασκευασμένο από μονοκρυσταλλικό ή πολυκρυσταλλικό πυρίτιο.
Το πυρίτιο λεπτής μεμβράνης είναι ημιαγωγός και είναι χρήσιμο σε φωτοβολταϊκά κύτταρα λόγω του τρόπου με τον οποίο επηρεάζεται από το φως σε κβαντικό επίπεδο. Όταν τα φωτόνια του φωτός προσπίπτουν στο πυρίτιο και απορροφώνται, αυτό αναγκάζει τα ηλεκτρόνια στο πυρίτιο να αυξάνουν το ενεργειακό επίπεδο, ανεβαίνοντας από τη συνήθη θέση τους στην πυκνά γεμάτη ενεργειακή ζώνη σθένους στην πολύ αραιότερη ενεργειακή ζώνη αγωγιμότητας όπου μπορούν να κινούνται πολύ πιο ελεύθερα. Ταυτόχρονα, η απουσία του αρνητικά φορτισμένου ηλεκτρονίου στη ζώνη σθένους δημιουργεί έναν θετικό φορέα φορτίου που ονομάζεται ηλεκτρονιακή οπή στη θέση του, ο οποίος μπορεί να κινηθεί μέσα στη ζώνη σθένους καθώς διαδοχικά ηλεκτρόνια κινούνται για να γεμίσουν την οπή και έτσι να δημιουργήσουν μια νέα στην προηγούμενη θέση τους. Αυτή η κίνηση των φορέων φορτίου μέσω του ημιαγωγού παράγει ένα ηλεκτρικό ρεύμα που μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πηγή ενέργειας ή να παρέχει σήματα στον εξοπλισμό ανίχνευσης.
Το πυρίτιο λεπτής μεμβράνης μπορεί να έχει μία από τις διάφορες μορφές. Το άμορφο πυρίτιο δεν έχει κρυσταλλική δομή, που σημαίνει ότι δεν υπάρχει σειρά ή σχέδιο μεγάλης εμβέλειας στη διάταξη των ατόμων του πυριτίου. Το νανοκρυσταλλικό πυρίτιο, που μερικές φορές ονομάζεται μικροκρυσταλλικό, το πυρίτιο έχει μικρούς κρυσταλλικούς κόκκους που περιβάλλονται και διαχωρίζονται από άμορφο πυρίτιο. Το πρωτοκρυσταλλικό πυρίτιο είναι πυρίτιο σε μια ενδιάμεση φάση της διαδικασίας σχηματισμού κρυστάλλων σε άμορφο πυρίτιο. Το μαύρο πυρίτιο είναι μια μορφή πυριτίου με επιφάνεια καλυμμένη με μικροσκοπικές μονοκρυσταλλικές βελόνες, μια δομή που αυξάνει την απορρόφηση του φωτός. Διαφορετικές μορφές πυριτίου λεπτής μεμβράνης είναι αποτελεσματικές στη σύλληψη διαφορετικών μηκών κύματος φωτός, επομένως τα ηλιακά κύτταρα λεπτής μεμβράνης συχνά ενσωματώνουν στρώματα περισσότερων του ενός τύπων για να απορροφούν όσο το δυνατόν περισσότερο ηλιακό φως.
Το πυρίτιο λεπτής μεμβράνης χρησιμοποιείται κυρίως στη βιομηχανία ηλιακής ενέργειας λόγω των ιδιοτήτων του πυριτίου ως ημιαγωγός. Οι κυψέλες λεπτής μεμβράνης έχουν πολλά πλεονεκτήματα έναντι των ηλιακών κυψελών πυριτίου χύδην, συμπεριλαμβανομένου του χαμηλότερου κόστους υλικών και του μικρότερου μεγέθους, αν και αυτό μπορεί να έχει το κόστος χαμηλότερης απόδοσης μετατροπής ισχύος. Το μικρότερο μέγεθος και βάρος των κυψελών λεπτής μεμβράνης το καθιστά επίσης πιο κατάλληλο για εφαρμογές όπως φωτοβολταϊκά στοιχεία ενσωματωμένα σε κτίρια και συστήματα φόρτισης οχημάτων. Το πυρίτιο λεπτής μεμβράνης χρησιμοποιείται επίσης σε εξοπλισμό ανίχνευσης, όπως θερμογραφικές κάμερες και γυαλιά νυχτερινής όρασης.