Kalkojenit güneş pillerinin fotovoltaik dönüşüm verimliliği %3,8'den %25,5'e fırlayarak bu teknolojiyi güneş enerjisi alanında parlak yeni bir yıldız haline getirmiştir. Bu yüksek verimlilik, hücrenin tek katmanlı bir hücreyle elde edilebilecek olandan daha fazla ışık dalga boyunu absorbe etmesine olanak tanıyan çoklu kalkojenit bazlı yarı iletken katmanların arka arkaya istiflenmesiyle elde edilir.
Zorluk
Tandem güneş pillerinin büyük ölçekli sanayileşmesi, ince kalkojenit filmleri hazırlamak için kullanılan teknolojideki ilerlemelere bağlıdır. Geleneksel spin kaplama işleminin sınırlamaları, bu filmlerin seri üretimini engellemiştir. Yeni kaplama ve baskı teknolojilerinin tanıtılması, kalkojenit ince filmlerin büyük ölçekli üretimi için yeni bir umut sunmaktadır, ancak başarının anahtarı, kalkojenit kristalleşme kinetiğinin hassas kontrolüne bağlıdır.
Düşük hızlarda çalışması gereken bir kaplama prosesinde mühendislerin önündeki zorluk, yüksek hassasiyetli hız kontrolünün nasıl sağlanacağıdır. Bir ressamın fırça darbesi gibi, ancak mikroskobik ölçekte, kaplama çözeltisinin homojenliği hassas ve hassas kontrole bağlıdır. Hızdaki herhangi bir küçük dalgalanma düzensiz kaplamaya yol açabilir, bu da kalkojenit filmin kalitesini ve güneş pilinin performansını etkiler. Düşük hızlarda, gerekli hareket düzgünlüğünü elde etmek geleneksel servo motor sistemleri için ciddi bir testtir.
“Kollmorgen’ın IL Demirsiz DDL çözümü, genel olarak güneş enerjisi sektöründe önemli ölçüde daha yüksek verimlilik ve kalite elde etmemize yardımcı olarak ürün kalitesinde bir sıçrama ve temiz enerji geleceğine daha güçlü bir bağlılık sağlıyor.”
— Güneş pili üreticisi
Çözüm
Büyük bir güneş pili üreticisi, geniş alanlı kalkojenit film hazırlamaya yönelik yarık kaplama prosesi için yüksek hassasiyetli hız kontrolü sorununu çözmeye çalıştı. Bu işlem, 1-12 mm/s'lik yavaş hızda düzgün bir kaplama sağlamak için hareketli bir platformun düzgünlüğüne bağlıdır. Bu zorlu meydan okumayı çözmek için Kollmorgen’ın hareket uzmanları, IL Demirsiz DDL motorlarını AKD servo sürücülerle eşleştirerek doğrudan tahrikli bir doğrusal çözüm önerdi.
Geleneksel oluklu motorda bakır bobinler, bobinlere güç verilmediğinde bile bobin tertibatı ile mıknatıs yolu arasında doğal bir çekici kuvvet oluşturan lamine çelik dişler arasındaki yuvalara sarılır. Yavaş hızlarda, bu doğal çekim vuruntuya neden olabilir. IL Demirsiz DDL motorlarda bobin tertibatında lamine çelik dişler yoktur. Bu, sargı fazlarının komütasyonu ile üretilenler dışında hiçbir çekici kuvvet olmadığı anlamına gelir. Bu tasarım, düşük hızlarda bile sıfır vuruntulu bir motorla sonuçlanır. Bu uygulama için ek avantajlar arasında son derece hafif hareketli parçalar, düşük ısı üretimi, azaltılmış enerji kayıpları ve geliştirilmiş hareket sistemi duyarlılığı ve dinamikleri yer alır; bunların tümü bu motorların kaplama sürecindeki her ince hareketi son derece pürüzsüz ve hassas bir şekilde gerçekleştirmesini sağlar.
AKD sürücüler, hem esnek hem de sert konektörlerin etkilerini telafi eden filtreler de dâhil olmak üzere olağanüstü yüksek hızlı yenileme frekansı ve optimize edilmiş performans ayarı sunar. IL Demirsiz DDL motorlar için hassas akım, hız ve konum kontrolü ile hız dalgalanmaları 100 mm/s'de %0,2'den ve 10 mm/s gibi düşük hızlarda %2,5'ten fazla olmayacak şekilde sınırlandırılmıştır. Bu aşırı hassas kontrol, kalkojenit kaplamanın homojenliğini sağlar.
Sonuçlar
Kollmorgen'in doğrudan tahrik çözümü ile müşteri, kaplama hızı ve homojenliğinde önemli gelişmeler elde etti ve ayrıca kalsiyum titanyum cevheri güneş pillerinin seri üretimi için verimlilikte önemli bir artış sağladı.
