Gemeinsam haben europäische Zellhersteller in der International Technology Roadmap for Photovoltaics das Ziel formuliert, den Durchsatz in der Zellproduktion binnen sieben Jahren zu verdoppeln. Dieses ambitionierte Vorhaben lässt sich nur erreichen, wenn der Automatisierungsgrad weiter erhöht und die Fehler- und Ausschussrate durch lückenlose Prozessüberwachung gesenkt wird. Sensopart hat hierfür maßgeschneiderte Sensorlösungen entwickelt, die den gesamten Produktionsprozess vom Rohwafer bis zum fertigen Solarmodul abdecken. So muss zum Beispiel an zahlreichen Stellen im Prozess die Anwesenheit von Wafern oder Zellen registriert werden. Hierfür eignen sich die Laser-Reflexionslichttaster vom Typ FT 10 aufgrund ihres präzisen, linienförmigen Lichtflecks und der hohen Taktfrequenz. Für präzise Abstandsmessungen, zum Beispiel zur Stapelhöhenüberwachung an Waferboxen, eignen sich hingegen die Laser-Abstandssensoren vom FT 50-RLA mit analogem Ausgang. Vor allem beim Handling ist eine Vielzahl von Positionsbestimmungen erforderlich. Dies ist die Domäne des Visor Solar. Der vorkonfigurierte Vision-Sensor erfasst anwendungsspezifisch die Waferposition auf ±50 µm genau und detektiert im selben Schritt feine Kantenausbrüche ab 0,5 mm oder Beschichtungslöcher ab 0,02 mm. Auf diese Weise werden beschädigte Wafer oder Zellen frühzeitig aussortiert, und zwar bevor sie vollständig brechen und dabei möglicherweise weiteres Material schädigen oder die Produktionslinie kontaminieren. Aufgrund der hellen integrierten LED-Beleuchtung lassen sich Kantenausbrüche im Auflichtverfahren detektieren, ein Backlight wird nur noch für die Locherkennung benötigt. Der Vision-Sensor lässt sich wie eine Lichtschranke in bestehende Linien integrieren. Mit Hilfe einer Konfigurations-Software in der vom Anwender gewählten Sprache können auch Bediener ohne Bildverarbeitungskenntnisse den Sensor einrichten.
Produktivität erhöhen
Um die Produktivität der Zellproduktion weiter zu erhöhen, bietet Sensopart weitere Automatisierungsoptionen für spezielle Aufgaben an. So lassen sich zum Beispiel verkehrt herum liegende Zellen oder Doppellagen von aneinander haftenden Zellen detektieren. Solche Doppellagen können bei der Vereinzelung von Zellstapeln entstehen und führen zu fehlerhafter Verarbeitung, Brüchen oder zur Anlagenkontamination. Um dem vorzubeugen, werden zwei unterschiedliche Verfahren angewendet: zum einen die Durchlichterkennung mit einem Lichtleitersensor, zum anderen die Ermittlung der Wafergröße mit dem Visor Solar, wobei eine deutlich vom eingelernten Standard abweichende Größe auf eine Doppellage schließen lässt. Auch Fragmente einer bereits gebrochenen Zelle, die auf einer anderen Zelle haften, erkennt der Sensor ab einer minimalen Größe von 10 mm (monokristallin) oder 25 mm (polykristallin). Um die lückenlose Rückverfolgbarkeit jeder hergestellten Solarzelle zu gewährleisten, werden die Rohwafer direkt nach dem Schneiden mit vier Datamatrix-Codes gemäß ISO/IEC-16022-Standard gekennzeichnet. Der Visor Code Reader Solar - ein weiteres Mitglied der Visor-Produktfamilie - wertet diese Codes bei jedem Prozessschritt aus. Trotz der Licht absorbierenden Oberfläche der Solarzellen funktioniert die Auswertung zuverlässig und reproduzierbar. Im gleichen Schritt kann der Sensor eine eventuelle Präsenz von Herstellersymbolen prüfen.Für komplexe Inline-Analysen von Zellen und Strings, welche über die bisher beschriebenen Anforderungen hinausgehen, hat Sensopart die PC-basierte Software Solar Cell Inspection entwickelt. In Kombination mit marktüblichen GigE-Kameras lassen sich damit umfangreiche und detaillierte Prüfungen bei hohen Taktgeschwindigkeiten (ab 40 ms) durchführen. Das stabile und zuverlässige System verfügt über eine Experten- und eine Observer-Oberfläche. Für spezielle Analyseaufgaben bietet Sensopart das Bildverarbeitungspaket Eyesight an, mit dem zum Beispiel Farbabweichungen in Beschichtungsprozessen detektiert oder hochpräzise Vermessungen von Zellen und Strings durchgeführt werden. Das System bietet dem Anwender eine große Auswahl von Werkzeugen zur Bildverarbeitung, die er einfach per Drag&Drop im Programmeditor konfigurieren kann. Mit Hilfe dieses grafischen Programmierbaukastens lässt sich praktisch jede denkbare Bildverarbeitungslösung realisieren.
