Skalierung von Perowskit-PV mit linearer thermischer Verdampfung für die Großserienfertigung

Vor mehr als zehn Jahren hat VON ARDENNE den Wandel von Punktquellen in Batch-Anlagen zu Linearverdampfern in kontinuierlich arbeitenden Inline-Beschichtungsanlagen mitgestaltet. Dies geschah vor allem in der OLED- und Display-Industrie, um kostengünstige Abscheidungen auf großen Flächen zu erreichen.

Heute stehen Perowskit-basierte Ansätze an der Spitze der Photovoltaik der nächsten Generation. Wir haben unsere Linearverdampfer so angepasst und verbessert, dass sie in diesem neuen Anwendungsbereich stabil und zuverlässig arbeiten.

Die Vorteile von Dampfphasenkonzepten im Vergleich zur lösungsbasierten Verarbeitung von Perowskit-Materialien werden in der Forschungsgemeinschaft eingehend diskutiert¹.

Herausforderungen für Inline-Fertigungsanlagen für Perowskit-PV in großem Maßstab

• Eine Beschichtungsbreite von mehr als 1.000 mm bis zu 3.000 mm
• Eine Kampagnenlänge von mindestens 10 Tagen
• Dynamische Abscheidungsraten im industriellen Maßstab zur Erzielung eines hohen Produktionsdurchsatzes
• Konforme Abscheidung auf mikrotexturierten oder texturierten pyramidalen Strukturen für Si-basierte Bottomzellen

Die technologische Umsetzung des Verdampfungsprozesses kann entweder mit Punktquellen oder mit linearen Quellen erfolgen. Wir argumentieren, dass eine Punktquelle als Teil einer Punktquellenanordnung im Volumen geometrisch begrenzt ist, was die Produktionszeit einschränken kann oder eine separate Materialversorgung für jede Punktquelle erfordert, um die Kampagnenzeiten zu verlängern.

Darüber hinaus müssen bei Punktquellen die Stromversorgungen mit ihrer Anzahl multipliziert werden und für jede Punktquelle muss ein teurer Ratenwächter angepasst werden, um den Prozessregelkreis zu gewährleisten.

Außerdem kann bei Punktquellen eine verbesserte Schichtdicken-Homogenität – als Funktion des Abstands zwischen Quelle und Substrat – die Materialausnutzung einschränken.

Der Füllgrad der Punktquelle selbst spielt eine wichtige Rolle für ihre Emissionscharakteristik, und die erforderliche homogene Temperaturverteilung, zumindest bei thermisch empfindlichen Materialien zur Vermeidung von Hot Spots, Spreizung usw., wird durch Linearverdampfer deutlich verbessert. Darüber hinaus sind Linearverdampfer für die Top-down- und Bottom-up-Beschichtung geeignet.

Mehrere dieser mit Punktquellen zusammenhängenden Herausforderungen in Anlagen für die Hochvolumenfertigung können durch die Einführung von linearen Verdampfungsquellen überwunden werden.

Vorteile der VON ARDENNE-Linearverdampfer:

1. Das fortschrittliche Design ermöglicht verschiedene Konfigurationen (Geometrie und Temperatur), um die Verdampfungsparameter von Absorbermaterialien auf anorganischer/organischer Basis sowie von organischen Kontaktschichten zu erfüllen, die für eine effektive Perowskit-Zelle erforderlich sind,
2. Erzielt industriell relevante dynamische Ablagerungsraten
3. Bietet eine exzellente Beschichtungsgleichmäßigkeit unabhängig von der Beschichtungsbreite und dem Materialfüllgrad
4. Verwendung von inertem (korrosionsbeständigem) Material für alle Teile, die mit dem Verdunstungsmaterial in Berührung kommen

Das VON ARDENNE Perowskit-Team lädt Sie ein, die Erfolgsfaktoren der linearen thermischen Verdampfung näher zu erläutern.

Kontaktinformationen finden Sie hier.

¹ “Vapor phase deposition of perovskite photovoltaics: short track to commercialization?”