ความหนาแน่นของหินแกรนิตส่งผลต่อขอบเขตประสิทธิภาพของอุปกรณ์เคลือบเปรอฟสไกต์อย่างไร

ในการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์เพอรอฟสไกต์และอุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ที่มีความแม่นยำ ความแม่นยำของกระบวนการเคลือบจะกำหนดประสิทธิภาพการแปลงไฟฟ้าแสงของผลิตภัณฑ์โดยตรง ในฐานะวัสดุฐานหลักของอุปกรณ์เคลือบ พารามิเตอร์ความหนาแน่นของหินแกรนิต (โดยทั่วไปคือ 2,600-3,100 กก./ม.³) ไม่ใช่เพียงตัวบ่งชี้ทางกายภาพเท่านั้น แต่ยังเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลกระทบอย่างลึกซึ้งต่อเสถียรภาพ ความต้านทานการสั่นสะเทือน และความน่าเชื่อถือในระยะยาวของอุปกรณ์ ต่อไปนี้คือการวิเคราะห์การเชื่อมต่อภายในจากมิติหลักสี่ประการ
โครงสร้างที่มีความหนาแน่นสูงของฐานรากที่มั่นคงแบบ "ไม่มีการเคลื่อนตัว"
การเคลือบ Perovskite มีข้อกำหนดที่สูงมากสำหรับความเรียบของพื้นผิวของวัสดุพิมพ์ (Ra≤0.5μm) และการเคลื่อนตัวของฐานใดๆ อาจทำให้ความหนาของการเคลือบไม่สม่ำเสมอหรือมีข้อบกพร่องเป็นรูพรุน หินแกรนิตที่มีความหนาแน่น ≥3100kg/m³ สามารถสร้างมวลเฉื่อยที่แข็งแกร่งมากได้เนื่องจากโครงสร้างแร่ธาตุที่สานกันอย่างแน่นหนาภายใน ในสายการผลิตแบตเตอรี่ Perovskite แบบแท่นเดี่ยวของ TOPCon หลังจากใช้ฐานหินแกรนิตที่มีความหนาแน่นสูง ความเบี่ยงเบนของความหนาของการเคลือบของอุปกรณ์ลดลงจาก ±15nm เป็น ±3nm ภายใต้สภาพแวดล้อมที่มีการสั่นสะเทือนทางกลความถี่สูง (50-200Hz) ซึ่งช่วยปรับปรุงความสม่ำเสมอของเส้นโค้งกระแส-แรงดันไฟของแบตเตอรี่ได้อย่างมีนัยสำคัญ

2. ผลความสัมพันธ์เชิงบวกระหว่างความหนาแน่นและการลดการสั่นสะเทือน
ในระหว่างกระบวนการเคลือบ การเคลื่อนไหวความเร็วสูงของหัวเคลือบที่มีความแม่นยำ (ด้วยความเร็วเชิงเส้นมากกว่า 800 มม./วินาที) มีแนวโน้มที่จะทำให้เกิดการสั่นพ้องในอุปกรณ์ การศึกษาแสดงให้เห็นว่าสำหรับความหนาแน่นของหินแกรนิตที่เพิ่มขึ้นทุกๆ 10% ประสิทธิภาพการลดการสั่นสะเทือนสามารถเพิ่มขึ้นได้ 18% เมื่อความหนาแน่นถึง 3100 กก./ม.³ ความถี่ธรรมชาติของหินแกรนิตอาจต่ำถึง 12 เฮิรตซ์ ซึ่งหลีกเลี่ยงช่วงความไวต่อการสั่นสะเทือน (20-50 เฮิรตซ์) ของอุปกรณ์เคลือบได้อย่างมีประสิทธิภาพ การทดลองของทีมวิจัยชาวเยอรมันแสดงให้เห็นว่าฐานหินแกรนิตที่มีความหนาแน่นสูงได้เพิ่มความสม่ำเสมอของความหนาของฟิล์มของกระบวนการเคลือบแบบหมุนด้วยเพอรอฟสไกต์ได้ 27% และลดอัตราข้อบกพร่องได้ 40%
3. ประสิทธิภาพเสถียรภาพทางความร้อนที่เพิ่มขึ้นด้วยความหนาแน่นสูง
วัสดุ Perovskite มีความไวต่อความผันผวนของอุณหภูมิเป็นอย่างมาก การเปลี่ยนแปลง 0.1℃ อาจทำให้โครงตาข่ายบิดเบี้ยวได้ เนื่องจากระยะห่างระหว่างอะตอมที่ใกล้กันภายใน ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนของหินแกรนิตที่มีความหนาแน่นสูง (4-6×10⁻⁶/℃) จึงต่ำกว่าค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนของวัสดุทั่วไปถึง 30% ในกระบวนการอบอ่อน (100-150℃) ฐานที่มีความหนาแน่นสูงสามารถควบคุมการเสียรูปเนื่องจากความร้อนของส่วนประกอบหลักของอุปกรณ์ภายใน ±0.5μm ทำให้มั่นใจได้ว่าการเคลือบจะรักษาความเรียบในระดับนาโนหลังจากการอบที่อุณหภูมิสูง และหลีกเลี่ยงการแตกร้าวของการเคลือบที่เกิดจากความเครียดจากความร้อน
4. การรับประกัน “ป้องกันความเมื่อยล้า” ในการใช้งานระยะยาว
อุปกรณ์เคลือบเพอรอฟสไกต์ทำงานโดยเฉลี่ยมากกว่า 16 ชั่วโมงต่อวัน และฐานต้องทนต่อแรงกดทางกลอย่างต่อเนื่อง แกรนิตที่มีความหนาแน่น 3100 กก./ม.³ มีความแข็งแรงในการอัด ≥200MPa และมีความทนทานต่อการสึกหรอสูงกว่าเหล็กธรรมดาถึง 5 เท่า ข้อมูลการวัดจริงของโรงงานผลิตโมดูลเพอรอฟสไกต์จำนวนมากแห่งหนึ่งแสดงให้เห็นว่าหลังจากใช้งานต่อเนื่องเป็นเวลา 3 ปี ความแม่นยำในการวางตำแหน่งของเครื่องเคลือบที่มีฐานแกรนิตความหนาแน่นสูงลดลงเพียง 0.8% ในขณะที่ความแม่นยำในการวางตำแหน่งของอุปกรณ์ที่มีฐานความหนาแน่นต่ำลดลง 3.2% ในช่วงเวลาเดียวกัน ซึ่งช่วยลดต้นทุนการบำรุงรักษาอุปกรณ์และความเสี่ยงจากการหยุดทำงานลงได้อย่างมาก
สรุป: การเลือกความหนาแน่นสูงหมายถึงการเลือกประสิทธิภาพสูง
ตั้งแต่ความแม่นยำในการเคลือบในระดับนาโนไปจนถึงการทำงานที่เสถียรในระยะยาวของสายการผลิต ความหนาแน่นของหินแกรนิตได้กลายเป็นปัจจัยหลักที่มีอิทธิพลต่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์เคลือบเพอรอฟสไกต์ สำหรับบริษัทการผลิตที่มุ่งมั่นในประสิทธิภาพและคุณภาพ การเลือกฐานหินแกรนิตคุณภาพสูงที่มีความจุ ≥3100 กก./ม.3 (เช่น ผลิตภัณฑ์ที่ได้รับการรับรองจาก ZHHIMG®) ไม่เพียงแต่รับประกันกระบวนการปัจจุบันเท่านั้น แต่ยังถือเป็นการลงทุนเชิงกลยุทธ์สำหรับการอัปเกรดกำลังการผลิตในอนาคตอีกด้วย