Wirbelstrom-Prüftechnik EddyCus von Suragus
Effekten und Defekten auf der Spur
Die Prüfsysteme der Serie EddyCus von Suragus auf Basis der Wirbelstromtechnik führen in automatisierten Produktionsanlagen Schichtwiderstands- und Schichtdickenmessungen berührungslos durch. Zudem lassen sich mit ihnen Schichtwiderstände von Mehrschichtsystemen sowie lokale Effekte und Defekte detektieren.
Marcus Klein, Geschäftsführer der 2010 gegründeten Suragus GmbH, einer Ausgründung aus dem Fraunhofer-Institut für zerstörungsfreie Prüfverfahren in Dresden, erklärt die Prüftechnik.
Energie & Technik: Die Wirbelstrom-Messtechnik-Serie EddyCus ist neu auf dem Markt. Was zeichnet die Technik aus?
Das Verfahren eignet sich sehr gut zur Prozessüberwachung und Qualitätssicherung in automatisierten Produktionsanlagen für leitfähige Dünnschichten. Die Systeme arbeiten im Gegensatz zur 4-Punkt-Methode berührungslos.
In der Vergangenheit haben wir bereits sehr unterschiedliche Prüfaufgaben mit der Wirbelstrom-Prüftechnik gelöst. Darum steht uns nun eine sehr breite und flexible Technologieplattform zur Verfügung, die sich auf verschiedenste Anforderungen anpassen lässt. Unsere Systeme erlauben große Sensorabstände und können dank der Hochfrequenztechnik extrem kleine Effekte detektieren.
Für welche Anwendungsgebiete eignet sich das Verfahren im Bereich der PV?
Anwendung finden die Systeme bei der in- und offline Schichtwiderstandsmessung von transparenten TCO-, CNT- und gesprühten Silber-Nano-Draht–Schichten auf Glas oder Folien. Auch ist es möglich, metallische Rückseitenmetallisierungen wie Molybdän und Aluminium im Prozess zu überwachen und zu steuern. Dabei bieten EddyCus-TF-Systeme (Thin Film) die Möglichkeit mit bis zu 16 Sensorpaaren Messungen über die gesamte Fertigungsbreite hinweg durchzuführen.
Mit der EddyCus-MPECS-Serie (Multi Parameter Eddy Current Scanner) können Anwender zahlreiche Effekte und Defekt mittels hochauflösendem Leitfähigkeitsmapping detektieren.
Wie werden die Defekte sichtbar gemacht und welche Defekte lassen sich typischer Weise feststellen?
Der Anwender kann mit der ortsaufgelösten Impedanzspektroskopie elektrische und dielektrische Eigenschaften berührungslos analysieren und Defekte wie Schichtdickenschwankungen, Risse, Einschlüsse, Störpartikel feststellen. Die C-Scans - also 2-dimensionalen Leitfähigkeitsbilder - zeigen lokale Leitfähigkeitsenken, die der Anwender leicht interpretieren kann. Man kann sich das etwa wie bei einem Radiologen vorstellen, der mit einem Blick auf eine Röntgenaufnahme feststellen kann, ob eine Person gesund ist. Mittels Schwellwertanalyse lässt sich die Interpretation auch automatisieren.
Wie schnell ist das Verfahren?
Alle unsere Systeme arbeiten mit einer Samplerate von 50.000 Messungen pro Sekunde. Damit sind bei inline Schichtwiderstandsmessungen mit der EddyCus TF Serie die Produktionsgeschwindigkeiten deutlich unter der technischen Grenze unserer Systeme. Bei den scannenden Systemen begrenzt die eingesetzte Automatisierungstechnik die Geschwindigkeit. Die MPECS lab Serie eignet sich für Stichprobenprüfungen insbesondere im Bereich der Entwicklung und Forschung, angepasste MPECS inline Systeme für höhere Prüfdurchsätze werden anwendungsspezifisch erstellt.
Wie wird bei der Analyse von Wafern und waferbasierten Schichtsystemen vorgegangen?
Bei leitfähige Schichten auf Wafern, eingesetzt als elektrische, optische oder chemische Funktionsschichten, lassen sich elektrische und dielektrische Eigenschaften mit Hilfe der wirbelstrombasierten Impedanzspektroskopie berührungslos analysieren. Somit ist es möglich, die Homogenität zu bewerten und Fehlstellen mit Hilfe lokaler Leitfähigkeitssenken zu detektieren. Außerdem ist es möglich, Emitter und Metallisierungsschichten darzustellen und deren Schichtwiderstände zu bewerten.
Welche Defekte lassen sich hier feststellen?
Im Bereich der Wafer charakterisiert die MPECS Technik unter anderem Dotierungs-, Ätz oder Strukturierungseffekte und auftretende Kontaminationen durch Störpartikel, was insbesondere für die Bewertung der Langzeitstabilität einer Zelle relevant ist. Partikel, die während des Produktionsprozesses von der Rückseite eindiffundieren, wirken sich oftmals erst nach einer gewissen Betriebszeit aus und führen dann zu Leistungsverlusten. Wir gehen davon aus, dass diese Fehler mit zunehmendem Alter der installierten PV-Anlagen immer mehr zum Tragen kommen.
Ist das System auch für Industriezweige außerhalb der Photovoltaik interessant?
Ja, derzeit werden verstärkt Systeme für die Faserorientierunsprüfung und Defektoskopie von Carbonfaserwerkstoffen (CFK) nachgefragt. Unsere Kunden kommen somit auch aus der Luftfahrtindustrie, der Automobilindustrie und dem Anlagenbau. Außerdem gehören Forschungsinstitute, die sich mit neuen Materialien und neuen Herstell- bzw. Abscheideverfahren beschäftigen, dazu.
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