Viaceré dôvody, prečo sa stroje na perovskitové povlakovanie spoliehajú na žulové základne
Vynikajúca stabilita
Proces perovskitového povlakovania má extrémne vysoké požiadavky na stabilitu zariadenia. Aj najmenšia vibrácia alebo posunutie môže viesť k nerovnomernej hrúbke povlaku, čo následne ovplyvňuje kvalitu perovskitových filmov a v konečnom dôsledku znižuje účinnosť fotoelektrickej konverzie batérie. Žula má hustotu až 2,7 – 3,1 g/cm³, má tvrdú textúru a môže poskytnúť stabilnú oporu pre povlakovací stroj. V porovnaní s kovovými základňami môžu žulové základne účinne znižovať rušenie vonkajších vibrácií, ako sú vibrácie generované prevádzkou iných zariadení a pohybom personálu v továrni. Po utlmení žulovou základňou sú vibrácie prenášané na hlavné komponenty povlakovacieho stroja zanedbateľné, čo zabezpečuje stabilný priebeh procesu povlakovania.
Extrémne nízky koeficient tepelnej rozťažnosti
Keď je zariadenie na nanášanie perovskitov v prevádzke, niektoré komponenty v dôsledku práce vykonávanej prúdom a mechanického trenia generujú teplo, čo spôsobuje zvýšenie teploty zariadenia. Zároveň môže teplota okolia vo výrobnej dielni do určitej miery kolísať. Veľkosť bežných materiálov sa pri zmene teploty výrazne mení, čo je pre procesy nanášania perovskitov, ktoré vyžadujú nanometrickú presnosť, fatálne. Koeficient tepelnej rozťažnosti žuly je extrémne nízky, približne (4-8) × 10⁻⁶/℃. Pri kolísaní teploty sa jej veľkosť mení len veľmi málo.
Dobrá chemická stabilita
Perovskitové prekurzorové roztoky majú často určitú chemickú reaktivitu. Počas procesu nanášania povlaku, ak je chemická stabilita základného materiálu zariadenia nízka, môže dochádzať k chemickej reakcii s roztokom. To nielen kontaminuje roztok, čo ovplyvňuje chemické zloženie a vlastnosti perovskitového filmu, ale môže tiež korodovať základňu a skrátiť životnosť zariadenia. Žula sa skladá prevažne z minerálov, ako je kremeň a živec. Má stabilné chemické vlastnosti a je odolná voči kyselinovej a alkalickej korózii. Pri kontakte s perovskitovými prekurzorovými roztokmi a inými chemickými činidlami počas výrobného procesu nedochádza k žiadnym chemickým reakciám, čo zaisťuje čistotu prostredia povlaku a dlhodobú stabilnú prevádzku zariadenia.
Vysoké tlmiace vlastnosti znižujú vplyv vibrácií
Keď je nanášací stroj v prevádzke, pohyb vnútorných mechanických komponentov môže spôsobiť vibrácie, ako napríklad vratný pohyb nanášacej hlavy a prevádzka motora. Ak sa tieto vibrácie nedajú včas tlmiť, budú sa šíriť a prekrývať vo vnútri zariadenia, čo ďalej ovplyvňuje presnosť nanášania. Žula má relatívne vysokú tlmiacu charakteristiku s tlmiacim pomerom, ktorý sa vo všeobecnosti pohybuje od 0,05 do 0,1, čo je niekoľkonásobok tlmenia kovových materiálov.
Technická záhada dosiahnutia rovinnosti ±1 μm v portálovom ráme s 10 rozpätiami
Vysoko presná technológia spracovania
Na dosiahnutie rovinnosti ±1 μm pre 10-rozpätový portálový rám je potrebné najprv vo fáze spracovania použiť pokročilé vysoko presné techniky spracovania. Povrch portálového rámu sa jemne upravuje pomocou ultra presných techník brúsenia a leštenia.
Pokročilý systém detekcie a spätnej väzby
Pri výrobe a montáži portálových rámov je nevyhnutné byť vybavený pokročilými detekčnými prístrojmi. Laserový interferometer dokáže merať odchýlku rovinnosti každej časti portálového rámu v reálnom čase a jeho presnosť merania môže dosiahnuť submikrónovú úroveň. Namerané údaje sa v reálnom čase odosielajú späť do riadiaceho systému. Riadiaci systém na základe údajov zo spätnej väzby vypočíta polohu a množstvo, ktoré je potrebné upraviť, a potom pomocou vysoko presného zariadenia na jemné doladenie nastaví portálový rám.
Optimalizovaný konštrukčný návrh
Rozumný konštrukčný návrh pomáha zvýšiť tuhosť a stabilitu portálového rámu a znížiť deformáciu spôsobenú jeho vlastnou hmotnosťou a vonkajším zaťažením. Štruktúra portálového rámu bola simulovaná a analyzovaná pomocou softvéru na analýzu metódou konečných prvkov s cieľom optimalizovať tvar prierezu, veľkosť a spôsob spojenia priečneho nosníka a stĺpa. Napríklad priečne nosníky s prierezmi v tvare krabice majú v porovnaní s bežnými I-nosníkmi vyššiu torznú a ohybovú odolnosť a dokážu účinne znížiť deformáciu pri rozpätí 10 metrov. Zároveň sú v kľúčových častiach pridané výstužné rebrá, aby sa ďalej zvýšila tuhosť konštrukcie, čím sa zabezpečí, že rovinnosť portálového rámu sa stále udrží v rozmedzí ±1 μm pri vystavení rôznemu zaťaženiu počas prevádzky nanášacieho stroja.
Výber a spracovanie materiálov
Žulová základňa perovskitového povlakovacieho stroja so svojou stabilitou, nízkym koeficientom tepelnej rozťažnosti, chemickou stabilitou a vysokými tlmiacimi vlastnosťami poskytuje pevný základ pre vysoko presné povlakovanie. 10-rozpätový portálový rám dosiahol ultra vysokú rovinnosť ±1 μm prostredníctvom série technických prostriedkov, ako sú vysoko presné techniky spracovania, pokročilé systémy detekcie a spätnej väzby, optimalizovaný konštrukčný návrh a výber a spracovanie materiálov, čo spoločne podporuje výrobu perovskitových solárnych článkov s cieľom posunúť sa k vyššej účinnosti a vyššej kvalite.
Čas uverejnenia: 21. mája 2025