Prozessintegrierte Messtechnik für die Photovoltaik

Mithilfe von optischer Messtechnik können z. B. bei der Herstellung von Dünnschichtsolarzellen die Abscheidungs- bzw. Strukturierungsprozesse einzelner Schichten geregelt oder Fresnel-Linsen bei Konzentrator-Zellen exakt positioniert werden.

Optische Messtechnik kommt jedoch auch in der Qualitätssicherung von Solarmodulen zum Einsatz, beispielsweise um versteckte Delaminationen von Zwischenschichten zu detektieren.

Solarmodul-Hersteller wollen möglichst viele Schritte bei der Herstellung von Solarmodulen kontrollieren und regeln. Für diese Anforderung entwickelt und optimiert das Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM in Freiburg optische Messtechniksysteme, die in die Inline-Produktionskontrolle integriert werden können.

Ein Beispiel aus der Praxis sind die Abscheidungs- bzw. Strukturierungsprozesse einzelner Schichten bei der Herstellung von Dünnschichtsolarzellen. Mithilfe von Oberflächenmessungen lassen sich diese empfindlichen Prozesse sehr genau regeln. Ein zweites Beispiel ist die exakte Positionierung von Fresnel-Linsen bei Konzentrator-Zellen. Hier garantiert die optische Messtechnik des Fraunhofer IPM, dass das Sonnenlicht im fertigen Modul exakt auf die nur wenige Quadratmillimeter großen Solarzellen konzentriert wird.

Schnelle pixelparallele Kameras können schon während der bei der Solarzellenherstellung üblichen Laserbearbeitung – beim Schneiden, Bohren und Strukturieren – dafür sorgen, dass diese Prozesse fehlerfrei ablaufen und eine Funktionsprüfung am Ende überflüssig ist. Hohe Taktraten der Bildverarbeitung von 10 kHz erlauben es, selbst hochdynamische Prozesse nicht nur zu beobachten, sondern auch zu regeln.

Neben der Produktion ist für Photovoltaik-Hersteller aber auch die Qualitätskontrolle von großer Bedeutung. Nur mit der richtigen Messtechnik kann der Hersteller kostengünstig eine gleichbleibend hohe Qualität garantieren. Dies gilt sowohl beim Eingang von Zulieferprodukten, als auch beim Ausgang von fertigen Solarmodulen. Beispielsweise ist die versteckte Delamination von Zwischenschichten ein entscheidender Qualitätsparameter des Moduls, der sich optisch prüfen lässt.

Das System wird vom Fraunhofer IPM am Messestand der Fraunhofer-Allianz Vision (Halle 1, Stand 1502) bei der Control 2009 in Stuttgart, 5. bis 8. Mai, präsentiert. Die Fraunhofer-Allianz Vision ist ein Zusammenschluss von Fraunhofer-Instituten zu den Themen Bildverarbeitung, optische Inspektion und 3-D-Messtechnik, Röntgenmesstechnik und zerstörungsfreie Prüfung.

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