웨어러블 전자공학과 통합 건물 태양광 발전 등 신흥 분야의 발전에 따라, 유연한 페로브스카이트 태양전지는 구부림 가능성, 경량, 바람 방지 특성 덕분에 엄청난 응용 잠재력을 보여주고 있습니다. 그러나 산업화의 핵심인 롤 투 롤 코팅 기술은 세 가지 주요 기술 병목 현상에서 심각한 시험을 받고 있습니다.

1. 유연한 기판의 동적 변형 및 장력 조절

전통적인 강성 기판 코팅 공정은 유연한 시나리오에서 근본적인 변화를 겪고 있습니다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN)와 같은 유연한 기판은 분당 50m의 고속에서 탄성 변형과 소성 변형을 보여 코팅 면적의 실제 기하학적 매개변수에 지속적인 변화를 일으킵니다.

해결책:

- 다단계 장력 존 제어는 풀기, 코팅, 건조 및 감기 영역의 장력을 정밀하게 조절하는 데 사용됩니다

- 기판 변형을 실시간으로 모니터링하고 폐쇄 루프 피드백을 통해 롤러 속도를 조절하는 레이저 거리 측정 시스템 도입

- 감싸는 각도를 줄이고 기판 응력을 최소화하기 위한 최적화된 가이드 롤러 레이아웃 설계

2. 고속 연속 생산에서의 열 관리 과제

롤 투 롤 연속 생산에서는 페로브스카이트 필름의 결정화 공정이 제한된 건조 구역 내에서 완료되어야 합니다. 고속 작업 조건에서는 고온 공기 건조나 근적외선 방사선과 같은 전통적인 건조 방법이 용매를 너무 빨리 증발시켜 핀홀 결함을 초래합니다. 동시에, 유연한 기판의 온도 저항 한계(보≤통 150°C)는 공정 창을 더욱 제한했습니다.

혁신 경로:

- 용매의 단계적 증발을 달성하기 위한 구배 온도 필드 건조 시스템 개발

- 펄스 강광 어닐링 기술을 사용하여 밀리초 내에 페로브스카이트 결정화를 완료함

- 기판과 롤러 간 접촉으로 인한 열 손실을 방지하기 위한 공기 부유식 건조 장치 도입

3. 동적 공정 정밀 제어 기술

<5% 필름 두께의 균일성을 달성하기 위해서는 세 가지 주요 동적 정확도 과제를 극복해야 합니다: 코팅 헤드와 기판 간격 간의 마이크론 수준의 안정성, 코팅 속도와 기판 속도의 정밀한 동기화, 그리고 전구 잉크 점도의 실시간 일관성.

기술적 돌파구:

- 코팅 매개변수의 실시간 피드백 및 조정을 제공하는 레이저 검사 시스템 개발

- 코팅 유닛과 견인 유닛 간 속도 매칭 정확도를 99.5%에 보장하는 듀얼 서보 모터 동기 구동 기술을 사용합니다

- 온라인 필름 결정화 품질 테스트와 온도 제어 시스템을 결합하여 안정적인 용액 유변학적 특성을 유지함

기술적 전망

현재 업계 선도 기업들은 위 기술들의 시스템 통합을 통해 300mm 폭의 유연한 기판에서 안정적인 24시간 연속 생산을 달성했으며, 필름 두께 균일성을 ±4.8%로 제어하고 라인 속도는 분당 35m에 달합니다. 다음으로, 연구개발의 초점은 다음과 같습니다:

- 공정 매개변수의 지능적 조정을 달성하기 위한 적응형 알고리즘 개발

- 굽힘 조건에서 유연한 장치의 내구성을 향상시키는 혁신적인 패시베이션 기술

- 고형 함량이 높은 페로브스카이트 잉크를 수용할 수 있도록 코팅 헤드 플로우 채널 설계 최적화

이러한 주요 기술적 병목 현상을 뚫어야만 유연한 페로브스카이트 태양전지는 실험실에서 산업화로 진정으로 나아가며, 차세대 태양광 기술의 응용 분야를 넓힐 수 있습니다.