페로브스카이트 태양전지 생산 공정에서 슬릿 코팅은 핵심 공정 중 하나이지만, 가장자리 효과는 코팅의 균일성에 심각한 영향을 미쳐 셀의 성능과 효율성에 영향을 미칩니다. 한계 효과를 극복하고 균일성의 돌파구를 달성하는 방법은 업계에서 큰 관심의 대상이 되었습니다.

표면장력 차이: 슬릿 다이 헤드 출구에서는 코팅 용액의 가장자리와 중심 사이의 표면 장력 차이가 있습니다. 가장자리에서는 액체와 공기 사이의 접촉면적이 커서 표면 장력이 상대적으로 높아지며, 이로 인해 액체가 가장자리 쪽으로 축적되어 가장자리에 더 많은 코팅이 쌓이게 되어 가장자리 부풀어 오르는 현상이 발생합니다.

증발 속도는 다릅니다: 코팅 중에는 가장자리의 액체가 공기와 더 잘 접촉하기 때문에 증발 속도가 보통 중앙보다 빠릅니다. 이 차이는 특히 넓은 면적에 코팅될 때 두드러지는데, 가장자리의 액체 점도가 증가하고 흐름 저항이 증가하여 코팅의 균일성에 영향을 미치고, 가장자리의 결정화 속도가 중앙 영역보다 빠르다는 '커피 링 효과'를 초래하여 두꺼운 막이 형성되는 현상을 일으킬 수 있습니다.

유체역학적 요인: 코팅 액체가 슬릿 다이에서 흘러나올 때, 가장자리의 유체 역학이 중심과 다릅니다. 다이 헤드 가장자리의 액체 흐름은 공기 흐름과 같은 외부 요인에 의해 쉽게 교란받으며, 가장자리의 유동 속도 분포가 고르지 않아 소용돌이나 급격한 유속 변화를 일으켜 코팅의 균일성에 영향을 줄 수 있습니다.

다이립의 특수 설계: 다이립 내부 형상을 최적화함으로써 코팅액의 유출 프로파일을 조정할 수 있습니다. 예를 들어, 특수 러너 구조를 설계하면 다이 헤드 내부에서 액체가 흐를 때 가장자리의 유동 속도를 적절히 조절할 수 있어, 표면 장력 및 기타 요인으로 인한 액체 축적을 보상할 수 있습니다. 연구에 따르면 다이 팁 립을 합리적으로 설계하면 코팅 가장자리의 돌출된 가장자리를 거의 없애 코팅의 균일성을 크게 향상시킬 수 있습니다.

흡입 시스템 적용: 코팅 다이 헤드 뒤에 흡입 시스템을 설치하면 가장자리 효과를 어느 정도 향상시킬 수 있습니다. 습윤 막 표면에 저압과 빠른 가스 흐름 환경을 조성함으로써 용매 증발이 가속화되고 액체 흐름 상태가 조정됩니다. 하지만 전통적인 흡입 장치가 코팅 방향을 코팅 다이 블레이드 립의 액체 출구 위치와 일치시키면, 다이 헤드 블레이드 립과 기판 사이에 와전류가 형성되어 코팅의 균일성에 영향을 미칩니다. 개선점은 흡입력각을 기판 쪽으로 각도를 조절하여 와전류를 줄이는 것입니다. 또한, 적절한 저장 공간은 흡입 러너에서 응축 용제가 기판에 다시 떨어지는 것을 방지하여 필름 품질과 균일성을 더욱 향상시킵니다.

기타 보조 기술: 예를 들어, 공기 부유 코팅 플랫폼을 사용하는 것도 균일성 문제를 해결하는 효과적인 방법입니다. 플로팅 플랫폼은 고압 가스를 이용해 현수형 공기 쿠션을 형성하여 코팅 헤드를 기판과 '제로 접촉' 상태로 유지합니다. 이중 Y축, 이중 Z축 구조는 양방향 동기 구동으로 관성 바이어스를 제거하고, Z축 적응형 평탄화를 가능하게 하여 대형 기판 코팅 시 가장자리 붕괴 문제를 해결하며, 기판 변형을 최소화하고, 필름 두께 변동을 최소화하며 페로브스카이트 코팅의 균일성을 크게 향상시킵니다.

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페로브스카이트 슬릿 코팅 장비에서 균일성 혁신을 이루기 위해서는 가장자리 효과의 메커니즘을 깊이 이해하고 다양한 첨단 장비 기술과 솔루션을 포괄적으로 적용해야 합니다. 지속적인 기술 발전으로 앞으로 더 효율적인 방법이 등장하여 페로브스카이트 태양전지 산업이 더 높은 효율과 낮은 비용을 향해 발전할 것으로 기대됩니다.