ความหนาแน่นของหินแกรนิตเปลี่ยนแปลงขีดจำกัดประสิทธิภาพของอุปกรณ์เคลือบเพอร์รอฟสไกต์อย่างไร?

ในการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์เพอร์รอฟสไกต์และอุปกรณ์อิเล็กโทรออปติกที่มีความแม่นยำสูง ความแม่นยำของกระบวนการเคลือบผิวมีผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าของผลิตภัณฑ์ เนื่องจากหินแกรนิตซึ่งเป็นวัสดุพื้นฐานของอุปกรณ์เคลือบผิว มีค่าความหนาแน่น (โดยทั่วไป 2600-3100 กก./ลบ.ม.) ซึ่งไม่ใช่เพียงแค่ตัวบ่งชี้ทางกายภาพ แต่เป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลกระทบอย่างมากต่อความเสถียร ความต้านทานต่อการสั่นสะเทือน และความน่าเชื่อถือในระยะยาวของอุปกรณ์ ต่อไปนี้เป็นการวิเคราะห์การเชื่อมต่อภายในจากสี่มิติหลัก
การก่อสร้างฐานรากที่มีความหนาแน่นสูงเพื่อความมั่นคงโดย "ไม่มีการเคลื่อนตัว"
สารเคลือบเพอร์รอฟสไกต์มีความต้องการความเรียบของพื้นผิววัสดุรองรับสูงมาก (Ra≤0.5μm) และการเคลื่อนตัวใดๆ ของฐานอาจทำให้ความหนาของสารเคลือบไม่สม่ำเสมอหรือเกิดรูพรุนได้ หินแกรนิตที่มีความหนาแน่น ≥3100 กก./ลบ.ม. สามารถสร้างมวลเฉื่อยที่แข็งแกร่งมากเนื่องจากโครงสร้างแร่ธาตุที่เชื่อมโยงกันอย่างแน่นหนาภายใน ในสายการผลิตแบตเตอรี่แบบแทนเดมเพอร์รอฟสไกต์ของ TOPCon แห่งหนึ่ง หลังจากใช้ฐานหินแกรนิตความหนาแน่นสูงแล้ว ความเบี่ยงเบนของความหนาของสารเคลือบของอุปกรณ์ลดลงจาก ±15 นาโนเมตร เหลือ ±3 นาโนเมตร ภายใต้สภาพแวดล้อมของการสั่นสะเทือนเชิงกลความถี่สูง (50-200 เฮิรตซ์) ซึ่งช่วยปรับปรุงความสม่ำเสมอของกราฟกระแสไฟฟ้า-แรงดันของแบตเตอรี่ได้อย่างมีนัยสำคัญ

2. ความสัมพันธ์เชิงบวกระหว่างความหนาแน่นและการลดทอนการสั่นสะเทือน
ในระหว่างกระบวนการเคลือบผิว การเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงของหัวเคลือบผิวที่มีความแม่นยำสูง (ด้วยความเร็วเชิงเส้นเกิน 800 มม./วินาที) มีแนวโน้มที่จะทำให้เกิดการสั่นสะเทือนในอุปกรณ์ จากการศึกษาพบว่า ทุกๆ การเพิ่มความหนาแน่นของหินแกรนิต 10% ประสิทธิภาพการลดการสั่นสะเทือนจะเพิ่มขึ้น 18% เมื่อความหนาแน่นถึง 3100 กก./ลบ.ม. ความถี่ธรรมชาติของหินแกรนิตจะต่ำถึง 12 เฮิรตซ์ ซึ่งช่วยหลีกเลี่ยงช่วงที่ไวต่อการสั่นสะเทือน (20-50 เฮิรตซ์) ของอุปกรณ์เคลือบผิวได้อย่างมีประสิทธิภาพ การทดลองของทีมวิจัยชาวเยอรมันแสดงให้เห็นว่า ฐานหินแกรนิตที่มีความหนาแน่นสูงช่วยเพิ่มความสม่ำเสมอของความหนาฟิล์มในกระบวนการเคลือบผิวแบบหมุนของเพอร์รอฟสไกต์ได้ถึง 27% และลดอัตราข้อบกพร่องลงได้ 40%
3. ประสิทธิภาพด้านเสถียรภาพทางความร้อนที่เพิ่มขึ้นด้วยความหนาแน่นสูง
วัสดุเพอร์รอฟสไกต์มีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างมาก การเปลี่ยนแปลงเพียง 0.1℃ ก็อาจทำให้โครงสร้างผลึกบิดเบี้ยวได้ เนื่องจากระยะห่างระหว่างอะตอมภายในแคบกว่า ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของหินแกรนิตความหนาแน่นสูง (4-6×10⁻⁶/℃) จึงต่ำกว่าวัสดุทั่วไปถึง 30% ในกระบวนการอบอ่อน (100-150℃) ฐานความหนาแน่นสูงสามารถควบคุมการเสียรูปทางความร้อนของส่วนประกอบสำคัญของอุปกรณ์ให้อยู่ภายใน ±0.5μm ทำให้มั่นใจได้ว่าสารเคลือบจะคงความเรียบระดับนาโนเมตรหลังจากการอบด้วยอุณหภูมิสูง และป้องกันการแตกร้าวของสารเคลือบที่เกิดจากความเครียดทางความร้อน
4. รับประกันความทนทานต่อการใช้งานในระยะยาว
อุปกรณ์เคลือบเพอร์รอฟสไกต์ทำงานเฉลี่ยมากกว่า 16 ชั่วโมงต่อวัน และฐานรองต้องทนต่อแรงทางกลอย่างต่อเนื่อง หินแกรนิตที่มีความหนาแน่น 3100 กก./ลบ.ม. มีความแข็งแรงในการรับแรงอัด ≥200 MPa และทนต่อการสึกหรอได้มากกว่าเหล็กธรรมดาถึงห้าเท่า ข้อมูลการวัดจริงจากโรงงานผลิตโมดูลเพอร์รอฟสไกต์ขนาดใหญ่แห่งหนึ่งแสดงให้เห็นว่า หลังจากใช้งานต่อเนื่องเป็นเวลาสามปี ความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งของเครื่องเคลือบที่มีฐานหินแกรนิตความหนาแน่นสูงลดลงเพียง 0.8% ในขณะที่อุปกรณ์ที่มีฐานความหนาแน่นต่ำลดลง 3.2% ในช่วงเวลาเดียวกัน ซึ่งช่วยลดต้นทุนการบำรุงรักษาอุปกรณ์และความเสี่ยงต่อการหยุดทำงานได้อย่างมาก
สรุป: การเลือกความหนาแน่นสูงหมายถึงการเลือกประสิทธิภาพสูง
ตั้งแต่ความแม่นยำในการเคลือบระดับนาโนไปจนถึงการทำงานที่เสถียรในระยะยาวของสายการผลิต ความหนาแน่นของหินแกรนิตได้กลายเป็นปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์เคลือบเพอร์รอฟสไกต์ สำหรับองค์กรการผลิตที่มุ่งเน้นประสิทธิภาพและคุณภาพ การเลือกฐานหินแกรนิตคุณภาพสูงที่มีความจุ ≥3100 กก./ลบ.ม. (เช่น ผลิตภัณฑ์ที่ได้รับการรับรอง ZHHIMG®) ไม่เพียงแต่รับประกันกระบวนการในปัจจุบันเท่านั้น แต่ยังเป็นการลงทุนเชิงกลยุทธ์สำหรับการยกระดับกำลังการผลิตในอนาคตอีกด้วย