Hochauflösende Solarzellen-Inspektion: Ins rechte Licht gerückt
Viscom adressiert mit seinem AOI-System (automatische optische Inspektion) S2012PV den rasant wachsenden Markt der Photovoltaik. Dabei setzt das Unternehmen auf ein ausgeklügeltes Beleuchtungssystem.
Mit der steigenden Nachfrage nach erneuerbaren Energien gewinnt die Photovoltaik immer mehr an Bedeutung. Die Produktion der Solarzellen ist jedoch sehr anspruchsvoll: Das Ausgangsmaterial ist teuer und die Herstellung schwierig und fehleranfällig. »Besonders die Herstellung von Silizium und die Fertigungsverfahren für Silizium-Blöcke, der sogenannten Ingots, sind zeit- und energieaufwendig«, erklärt Wolf Rüdiger Pennuttis, Sales Manager Business Unit NP (Neue Produkte) bei Viscom.
»Im Laufe ihrer Veredelung zu hochwertigen Solarzellen werden die gesägten, quadratischen Wafer sowohl chemischen als auch elektrischen und mechanischen Verfahren unterworfen. Jedes dieser Verfahren birgt das Risiko einer Beschädigung oder Fehlprozessierung.« Um dieses Risiko zu minimieren und den Prozess zu kontrollieren, richtet man zwischen den Fertigungsschritten Prüftore ein, in denen die heranreifende Zelle geprüft wird. Dabei spielt die optische Inspektion eine wichtige Rolle.
Viscom ist seit vielen Jahren im Bereich der optischen Inspektion unterwegs. Nun macht sich das Unternehmen seine Erfahrung zunutze und dringt mit seinem AOI-System S2012PV in das schwierige Feld der Photovoltaik vor. »Unsere langjährige Erfahrung bei der Prüfung sicherheitsrelevanter Bauteile in der Automobilindustrie mit ihren hohen Qualitätsstandards und unser beleuchtungstechnisches Know-how befähigen uns, auch für die Solarindustrie Lösungen anbieten zu können, die im Vergleich zum bisherigen Niveau der optischen Qualitätsprüfung überaus interessant sind«, ist Rolf Demitz, Bereichsleiter NP (Neue Produkte) bei Viscom, überzeugt.
Multikamerasystem für optimale Ausleuchtung
Das S2012PV nutzt ein spezielles Multikamerakonzept, bei dem die von Viscom entwickelten Kameras und Beleuchtungseinheiten in den Sensorköpfen fest miteinander verbunden sind. Dadurch wird das Objekt optimal beleuchtet und sicher geprüft. Durch den Einsatz mehrerer miteinander kombinierter Matrixkameras sind verschiedene Auflösungen erreichbar. »Das 165 x 165 mm große Bildfeld der S2012PV ist groß genug, um Standardwafer der Größe 156 x 156 mm sicher zu prüfen«, erläutert Pennuttis. »Auch bei den in der Fertigung auftretenden Lage- und Rotationsschwankungen erfolgt die Prüfung vollflächig, ohne Aussparung des Randes. Je nach Prüfaufgabe verwendet man einen speziellen Beleuchtungstyp, um bestimmte Fehler besonders hervorzuheben.«
Das S2012PV prüft Solarzellen auf praktisch alle geometrischen Eigenschaften, einschließlich der Fasenwinkel an den Ecken. Dabei kommt ein spezielles Kalibrierverfahren zum Einsatz, das immer gleiche Messergebnisse an verschiedenen Anlagen gewährleistet. Zudem überprüft das System, ob die Oberflächen verschmutzt oder beschädigt sind. Es erkennt Flecken und Fingerabdrücke, aber auch Sägeriefen, Kantenausbrüche und Chippings sowie den Siebdruck der Solarzellen. Stattet man das Grundsystem mit einer Viscom-Farbkamera aus, ist es zudem in der Lage, Farben zu klassifizieren.
Integration in die Fertigung
Das S2012PV lässt sich einfach in die jeweilige Fertigungsumgebung integrieren. Das speziell entwickelte Kalibrierkonzept sorgt für echte Maßtreue und für eine dauerhafte Reproduzierbarkeit aller Prüfaufgaben. Darüber hinaus bleibt das Grundgerüst der Maschine unabhängig vom Prüftor immer gleich, d.h. der mechanische Aufbau des Inspektionssystems ändert sich nicht. Mittels einer umfangreichen Prüfdokumentation kann der Anwender unter anderem Änderungen im Herstellungsprozess frühzeitig erkennen und ihnen entgegenwirken.
Viscom arbeitet bereits an der nächsten Gerätegeneration. »Mit speziellen Verfahren kommen wir den Mikrorissen, die mit bloßem Auge nicht mehr zu erkennen sind, auf die Spur«, erklärt Demitz. »Dabei setzen wir eine patentierte Beleuchtung ein, die bereits sehr gute Ergebnisse im Labor geliefert hat. Darüber hinaus stehen weitere Verfahren wie die Elektro- und Photolumineszenz auf der Agenda.«
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