L'efficienza di conversione fotovoltaica delle celle solari a calcogenuri è salita vertiginosamente dal 3,8% al 25,5%, rendendo questa tecnologia una nuova frontiera nel campo dell'energia solare. Questa elevata efficienza è ottenuta impilando più strati di semiconduttori a base di calcogenuri in tandem, permettendo alla cella di assorbire più lunghezze d'onda della luce di quanto possa essere ottenuto con una cella a singolo strato.
Sfida
L'industrializzazione su larga scala delle celle solari in tandem dipende dai progressi della tecnologia di preparazione dei film sottili di calcogenuro. Le limitazioni del tradizionale processo di rivestimento mediante centrifugazione hanno ostacolato la produzione di massa di questi film. L'introduzione di nuove tecnologie di rivestimento e stampa offre nuove speranze per la produzione su larga scala di film sottili di calcogenuri, ma il successo dipende dal controllo preciso della cristallizzazione dei calcogenuri.
In un processo di rivestimento che deve funzionare a basse velocità, la sfida per gli ingegneri è come ottenere un controllo di velocità ad alta precisione. L'uniformità della soluzione di rivestimento dipende da un controllo delicato e preciso. Qualsiasi piccola fluttuazione nella velocità può portare a un rivestimento non uniforme, che influisce sulla qualità del film di calcogenuro e sulle prestazioni della cella solare. Alle basse velocità, il raggiungimento della fluidità di motion richiesta è una dura prova per i sistemi di servomotori convenzionali.
"La soluzione IL Ironless DDL di Kollmorgen ci sta aiutando a raggiungere una produttività e una qualità significativamente maggiori, guidando il progresso dell'industria dell'energia solare nel suo complesso e consentendo un balzo in avanti nella qualità dei prodotti e un impegno più forte per il futuro pulito dell'energia."
- Produttore di celle solari
Soluzione
Un importante produttore di celle solari ha cercato di risolvere la sfida del controllo della velocità ad alta precisione per il suo processo di rivestimento per la preparazione di film di calcogenuro su larga scala. Questo processo dipende dalla scorrevolezza di una piattaforma mobile per assicurare un rivestimento uniforme alla bassa velocità di 1-12 mm/s. Per risolvere questa sfida impegnativa, gli specialisti del motion di Kollmorgen hanno consigliato una soluzione lineare ad azionamento diretto utilizzando motori IL Ironless DDL abbinati a servoazionamenti AKD.
In un motore tradizionale a slot, le bobine di rame sono avvolte nelle fessure tra i denti in acciaio laminato, che creano una forza attrattiva intrinseca tra il gruppo della bobina e il percorso del magnete, anche quando le bobine non sono alimentate. A basse velocità, questa attrazione intrinseca può causare cogging. Nei motori IL Ironless DDL, l'insieme della bobina non ha parti in acciaio. Questo significa che non ci sono forze attrattive diverse da quelle generate dalla commutazione delle fasi dell'avvolgimento. Questo design porta a un motore senza cogging, anche a basse velocità. I vantaggi aggiuntivi per questa applicazione includono parti mobili eccezionalmente leggere, bassa generazione di calore, perdite di energia ridotte e una migliore reattività e dinamica del sistema di motion, che consente a questi motori di eseguire ogni minimo movimento nel processo di rivestimento con livelli estremi di fluidità e precisione.
Gli azionamenti AKD offrono una frequenza di aggiornamento eccezionalmente elevata e una regolazione ottimizzata delle prestazioni, compresi i filtri. Con un controllo preciso della corrente, della velocità e della posizione per i motori IL Ironless DDL, le fluttuazioni di velocità sono limitate a non più dello 0,2% a 100 mm/s e al 2,5% alle basse velocità di 10 mm/s. Questa estrema precisione di controllo garantisce l'uniformità del rivestimento di calcogenuri.
Risultati
Con la soluzione ad azionamento diretto di Kollmorgen, il cliente ha ottenuto significativi miglioramenti nella velocità e nell'uniformità del rivestimento e ha anche realizzato un aumento significativo della produttività di massa di celle solari di calcio-titanio.
