Leybold menyokong ZSW dalam penyelesaian salutan yang kompleks untuk sel solar baharu. 16 September 2022
4 MIN READ
Membolehkan revolusi tenaga
Matlamat revolusi tenaga di Jerman adalah untuk memenuhi permintaan tenaga swasta dan industri daripada tenaga boleh diperbaharui menjelang tahun 2045. Situasi tegang di Eropah menunjukkan bahawa ini memberi manfaat kepada kedua-dua alam sekitar dan kemandirian keseluruhan ekonomi Kesatuan Eropah secara amnya. Oleh itu, tugasnya adalah untuk mempromosikan penghasilan elektrik daripada angin, air, dan matahari.
Salah satu institut penyelidikan dan pembangunan tenaga terkemuka di Eropah ialah Pusat Penyelidikan Tenaga Solar dan Hidrogen (Zentrum für Sonnenenergie - und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg [ZSW]) yang berpusat di Stuttgart. ZSW komited untuk mencapai matlamat ini iaitu mendapatkan 100% bekalan tenaga daripada sumber boleh diperbaharui di Jerman menjelang 2045.
Jika tenaga boleh diperbaharui dinilai mengikut ketersediaannya, teknologi solar dianggap sebagai teras. Hanya kerana kuasa sinar matahari dapat dirancang dengan lebih baik daripada kuasa angin. Satu manfaat tambahan adalah bahawa loji tenaga solar boleh dikerahkan secara terdesentralisasi, iaitu, jauh dari pantai dalam ladang angin luar pesisir atau loji tenaga pasang surut di seluruh Jerman.
Selain daripada memperluas kawasan untuk taman solar, di atas bumbung rumah, dan lain-lain, adalah penting juga untuk meningkatkan kecekapan setiap sel solar individu. Dengan kata lain, untuk menyerap lebih banyak cahaya daripada cahaya matahari yang jatuh.
Cabaran: Sel solar silikon konvensional mencapai had prestasi teorinya pada kecekapan 29% (Had Shockley-Queisser). Ini bermakna maksimum 29% daripada tenaga cahaya yang jatuh boleh ditukarkan menjadi elektrik.
Bekerjasama untuk mencapai matlamat:
ZSW membangunkan sel solar tandem yang inovatif, Leybold memastikan teknologi yang diperlukan untuk pelapisan.
Had semula jadi silikon ini boleh diatasi dengan sel solar tandem.
Dalam ujian yang menjanjikan yang dilakukan oleh penyelidik di CSEM dan EPFL, kecekapan hampir 31,25% dapat dicapai dengan sel solar tandem. Sel solar tandem dicirikan oleh fakta bahawa ia menggunakan dua bahan penyerap dengan jurang jalur yang berbeza yang menyerap pelbagai julat spektrum dari spektrum solar dan dengan itu menggunakannya dengan cara yang lebih efisien. Ini membawa kepada pengurangan kos yang ketara bagi setiap KWh yang dihasilkan. Perlu diingat juga bahawa halida organometalik, seperti iodida metilamonium biasanya digunakan.
Pada ketika ini, ZSW telah mencapai had dengan peralatan teknikalnya sendiri kerana bekerja dengan perovskite boleh dengan cepat membawa kepada reaksi kimia yang tidak diingini seperti luka kimia. Oleh sebab itu, seorang rakan dari industri dicari yang dapat menunjukkan pengalaman bertahun-tahun dalam pembinaan kilang dan kepakaran vakum.
Inilah cara kerjasama antara ZSW dan Leybold bermula. ZSW adalah pakar dalam teknologi solar dan Leybold adalah pakar dalam salutan filem nipis vakum tinggi dan semua sistem dilengkapi dengan komponen vakum yang dibangunkan secara dalaman.
Matlamat kerjasama ini: mencipta satu persediaan vakum eksperimen supaya hipotesis yang berkaitan dengan cara tindakan sel solar tandem dapat diuji secepat mungkin. Untuk tujuan ini, empat ruang proses dengan kaedah salutan yang berbeza telah dibina dan dipasang. Ini adalah cabaran yang menarik kerana kebanyakan sistem dalam kejuruteraan tumbuhan hanya memerlukan satu ruang proses.
Garis eksperimen yang berfungsi sepenuhnya dalam vakum: Leybold UNIVEX C 900
Seri UNIVEX terdiri daripada sistem salutan pelbagai guna untuk penghasilan salutan PVD fungsional. Ciri-ciri seperti reka bentuk modular, saiz ruang yang boleh diubah dan pelbagai aksesori menjadikan sistem salutan lebih fleksibel. Selama 50 tahun yang lalu, Leybold telah memasang lebih daripada 800 sistem unik ini di seluruh dunia.
Skop fungsi yang diperlukan untuk tugas ini disediakan oleh Leybold UNIVEX C 900, yang telah disesuaikan untuk memenuhi keperluan ZSW.
Secara umum, dua penggunaan utama sistem ini dapat diperoleh:
- Persediaan untuk eksperimen dan penyelidikan yang dioptimumkan untuk fleksibiliti, supaya ia dapat mewakili sebanyak mungkin senario ujian,
- Sistem pengeluaran yang melapisi jumlah substrat yang maksimum dengan cara yang dioptimumkan untuk output.
Ciri khas set UNIVEX C 900 yang dipasang di ZSW adalah fleksibilitinya yang disebabkan oleh ruang proses yang diatur secara modular.
Kaedah salutan berikut boleh dilaksanakan di dalam empat bilik:
- Ruang proses 1: Ruang sputtering - 3 sumber sputter memohon lapisan pada substrat.
- Bilik proses 2: Bilik penyejatan termal-organik.
- Ruang proses 3: Ruang penguapan sinar elektron - mampu mengendalikan bahan yang mencair pada suhu yang sangat tinggi. Ia sangat sesuai untuk aplikasi yang menjimatkan bahan, contohnya, kerana bahan yang akan digunakan adalah mahal.
- Ruang proses 4: Ruang ini sangat penting untuk sel solar tandem kerana ia adalah ruang di mana perovskit diuapkan. Oleh kerana ia boleh agresif terhadap bahan lain dan manusia, tumpuan diberikan kepada keselamatan pengendali.
Atas sebab keselamatan, penjimatan masa serta melindungi bahan daripada air (yang terdapat dalam udara ambien), adalah mungkin untuk mengendalikan sistem sepenuhnya dalam vakum berkat dua ruang tambahan:
- Ruang pemindahan dengan lengan robot teleskopik. Bilik ini terletak di tengah-tengah keseluruhan sistem antara bilik proses: peranannya adalah untuk menggerakkan substrat melalui sistem dengan ketepatan milimeter.
- Majalah: kawasan penyimpanan di mana substrat boleh disimpan. Di sini, robotik mengambil semula bekalan apabila substrat sebelumnya telah diproses sepenuhnya.
Revolusi tenaga hanya dapat berjaya apabila pakar bekerjasama merentasi industri.
Penguapan sel solar perovskit adalah aplikasi utama untuk teknologi masa depan dan tenaga boleh diperbaharui. Sebagai tambahan kepada pembangunan lanjut proses-proses khusus ini, satu perkongsian jangka panjang dijangkakan antara ZSW dan Leybold, yang secara berkala bergabung dengan pelbagai pasukan dari institut ini dan institut lain untuk bekerjasama dalam projek-projek baru.
Setelah disiapkan, UNIVEX C 900 membolehkan kawalan proses automatik sepenuhnya dengan hasil yang sangat boleh diulang. Kami yakin bahawa ZSW akan menggunakan sistem UNIVEX untuk meningkatkan pengetahuan melalui kepadatan eksperimen yang tinggi dan bahawa bersama-sama kita menyumbang kepada peralihan tenaga yang berjaya.
Kami menantikan ZSW dan banyak institusi penyelidikan lain untuk menyokong peralihan tenaga dunia. Kami percaya dengan kuat bahawa kami hanya dapat menguasai transformasi radikal ini dengan bekerja bersama.
Muat turun cerita penuh: