Mehrere Gründe, warum Perowskit-Beschichtungsmaschinen auf Granitbasen angewiesen sind
Hervorragende Stabilität
Der Perowskit-Beschichtungsprozess stellt extrem hohe Anforderungen an die Anlagenstabilität. Schon geringste Vibrationen oder Verschiebungen können zu einer ungleichmäßigen Beschichtungsdicke führen, was wiederum die Qualität der Perowskit-Schichten beeinträchtigt und letztlich die photoelektrische Umwandlungseffizienz der Batterie reduziert. Granit hat eine Dichte von 2,7–3,1 g/cm³, ist hart und bietet der Beschichtungsanlage einen stabilen Halt. Im Vergleich zu Metallbasen können Granitbasen externe Vibrationen, wie sie durch den Betrieb anderer Geräte und die Bewegung von Personal im Werk entstehen, effektiv reduzieren. Nach der Dämpfung durch die Granitbasis sind die auf die Kernkomponenten der Beschichtungsanlage übertragenen Vibrationen vernachlässigbar, was einen stabilen Beschichtungsprozess gewährleistet.
Extrem niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient
Während des Betriebs der Perowskit-Beschichtungsanlage erzeugen einige Komponenten aufgrund von Stromfluss und mechanischer Reibung Wärme, wodurch die Gerätetemperatur steigt. Gleichzeitig kann die Umgebungstemperatur in der Produktionshalle gewissen Schwankungen unterliegen. Die Größe gängiger Materialien verändert sich bei Temperaturschwankungen erheblich, was für Perowskit-Beschichtungsprozesse, die Präzision im Nanobereich erfordern, fatal ist. Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Granit ist extrem niedrig und beträgt etwa (4–8) × 10⁻⁶/℃. Bei Temperaturschwankungen ändert sich seine Größe nur geringfügig.
Gute chemische Stabilität
Perowskit-Vorläuferlösungen weisen häufig eine gewisse chemische Reaktivität auf. Ist die chemische Stabilität des Gerätegrundmaterials während des Beschichtungsprozesses unzureichend, kann es zu einer chemischen Reaktion mit der Lösung kommen. Dies verunreinigt nicht nur die Lösung und beeinträchtigt die chemische Zusammensetzung und Leistung des Perowskitfilms, sondern kann auch die Basis korrodieren und die Lebensdauer des Geräts verkürzen. Granit besteht hauptsächlich aus Mineralien wie Quarz und Feldspat. Er ist chemisch stabil und beständig gegen Säure- und Laugenkorrosion. Beim Kontakt mit Perowskit-Vorläuferlösungen und anderen chemischen Reagenzien im Produktionsprozess treten keine chemischen Reaktionen auf. Dies gewährleistet die Reinheit der Beschichtungsumgebung und den langfristig stabilen Betrieb des Geräts.
Hohe Dämpfungseigenschaften reduzieren die Auswirkungen von Vibrationen
Während des Betriebs der Beschichtungsanlage können Bewegungen interner mechanischer Komponenten, wie beispielsweise die Hin- und Herbewegung des Beschichtungskopfes und der Motorbetrieb, Vibrationen verursachen. Werden diese Vibrationen nicht rechtzeitig gedämpft, breiten sie sich im Gerät aus und überlagern sich, was die Beschichtungsgenauigkeit zusätzlich beeinträchtigt. Granit weist eine relativ hohe Dämpfungseigenschaft auf. Der Dämpfungsgrad liegt in der Regel zwischen 0,05 und 0,1 und ist damit um ein Vielfaches höher als bei metallischen Werkstoffen.
Das technische Mysterium der Ebenheitserreichung von ±1 μm in einem 10-Span-Portalrahmen
Hochpräzise Verarbeitungstechnologie
Um eine Ebenheit von ±1 μm für einen 10-Feld-Portalrahmen zu erreichen, müssen zunächst fortschrittliche, hochpräzise Verarbeitungstechniken eingesetzt werden. Die Oberfläche des Portalrahmens wird durch hochpräzise Schleif- und Poliertechniken fein bearbeitet.
Fortschrittliches Erkennungs- und Feedbacksystem
Bei der Herstellung und Montage von Portalrahmen ist die Ausstattung mit modernen Detektionsinstrumenten unerlässlich. Das Laserinterferometer misst die Ebenheitsabweichung jedes Teils des Portalrahmens in Echtzeit und erreicht eine Messgenauigkeit im Submikrometerbereich. Die Messdaten werden in Echtzeit an das Steuerungssystem zurückgemeldet. Das Steuerungssystem berechnet anhand der Rückmeldung die anzupassende Position und Menge und justiert den Portalrahmen anschließend über eine hochpräzise Feineinstellung.
Optimiertes Strukturdesign
Eine sinnvolle Konstruktion trägt dazu bei, die Steifigkeit und Stabilität des Portalrahmens zu verbessern und Verformungen durch Eigengewicht und äußere Belastungen zu reduzieren. Die Struktur des Portalrahmens wurde mithilfe einer Finite-Elemente-Analyse-Software simuliert und analysiert, um Querschnittsform, Größe und Verbindungsmethode von Querträger und Säule zu optimieren. Beispielsweise weisen Querträger mit kastenförmigem Querschnitt im Vergleich zu herkömmlichen I-Trägern eine höhere Torsions- und Biegefestigkeit auf und können Verformungen bei einer Spannweite von 10 Metern effektiv reduzieren. Gleichzeitig wurden an wichtigen Stellen Verstärkungsrippen angebracht, um die Steifigkeit der Struktur weiter zu erhöhen und sicherzustellen, dass die Ebenheit des Portalrahmens auch bei unterschiedlichen Belastungen während des Betriebs der Beschichtungsanlage innerhalb von ±1 μm gehalten werden kann.
Auswahl und Verarbeitung von Materialien
Die Granitbasis der Perowskit-Beschichtungsanlage bietet mit ihrer Stabilität, ihrem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten, ihrer chemischen Beständigkeit und ihren hohen Dämpfungseigenschaften eine solide Grundlage für hochpräzise Beschichtungen. Der 10-fach-Portalrahmen erreicht durch eine Reihe technischer Maßnahmen wie hochpräzise Verarbeitungstechniken, fortschrittliche Detektions- und Rückkopplungssysteme, optimiertes Strukturdesign sowie Materialauswahl und -behandlung eine ultrahohe Ebenheit von ±1 μm. Dies trägt gemeinsam dazu bei, die Produktion von Perowskit-Solarzellen zu höherer Effizienz und Qualität zu steigern.
Veröffentlichungszeit: 21. Mai 2025