Solartechnik wird seit einigen Jahren immer stärker nachgefragt – aufgrund steigender Energiepreise gilt dies besonders für Photovoltaikanlagen, die die Erzeugung von Strom aus Sonnenenergie ermöglichen. Angesichts stark reduzierter Förderprogramme stehen deutsche Solarhersteller und -anwender aktuell vor der Herausforderung, die Produktionskosten für Solarzellen und andere Komponenten zu reduzieren und gleichzeitig den Wirkungsgrad und die Qualität der Produkte weiter zu steigern. Das bedeutet, dass vollautomatische Produktionsanlagen, wie sie bereits zunehmend eingesetzt werden, um das Handling der hochempfindlichen Komponenten zu erleichtern und die Produktivität zu erhöhen, in Zukunft eine noch größere Bedeutung zukommen wird. Prüfaufgaben in der Produktion von Solarkomponenten Kernbestandteil von Solarmodulen sind Solarzellen aus mono- oder polykristallinen Siliziumwafern, die elektrisch miteinander verschaltet sind und Sonnenenergie direkt in elektrische Energie umwandeln. Da für die Gesamtanlagen ein möglichst hoher Wirkungsgrad angestrebt wird, sind Reinheit und Genauigkeit bei der Fertigung der Siliziumscheiben essenziell: Ausschuss muss so früh wie möglich aussortiert werden, bevor durch spätere Verarbeitungsschritte Folgekosten entstehen, und damit fehlerhafte Komponenten später nicht die Energiebilanz des Solarmoduls verschlechtern. Eine manuelle Qualitätskontrolle ist aufgrund der Beschaffenheit der dünnen Solarwafer, der erforderlichen hohen Prüfgenauigkeit sowie der hohen Taktraten nicht möglich. Machine-Vision-Lösungen sind somit die einzige Möglichkeit, Fehler frühzeitig zu erkennen. Sie müssen ein großes Sichtfeld abdecken und eine schnelle Bildübertragung gewährleisten. Echtzeitsysteme, die die parallele Auswertung mehrerer Bilder ermöglichen, bieten dabei einen entscheidenden Vorteil: Sie erhöhen die Prozessgeschwindigkeit, da mehrere Prüfaufgaben gleichzeitig durchgeführt werden können. Anwendungsbeispiel: Lötbandkontrolle Ein wichtiger Schritt in der Produktion von Solarmodulen ist die Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen den einzelnen Solarzellen – erst die aneinandergereihten Zellen erzeugen eine ausreichende Spannung und können effizient für größere Anwendungen eingesetzt werden. Die Verbindung erfolgt mittels einer Maschine, des sogenannten Stringers, in den die Zellen sowie Lötbänder (Strings) eingelegt werden. Der Stringer verlötet diese anschließend automatisch. Am Anfang oder Ende von Zellen können sich die Lötbändchen jedoch abheben, sodass ein unerwünschter Spalt entsteht. Dieser wird beim Verlöten fixiert, und es entsteht an dieser Stelle kein elektrischer Kontakt. Werden die Zellen dann anschließend auf den Träger gepresst, können die Zellen mit Spalt komplett zerstört werden – in jedem Fall ist die Stromausbeute dieser fehlerhaften Zellen geringer. Um dies zu vermeiden, werden Systeme zur optischen Qualitätskontrolle eingesetzt. Ein solches Prüfsystem wurde basierend auf der Standardsoftware EyeVision von EVT und dem 3D-Scankopf des Typs VC nano 3D von Vision Components erstellt. Die komplette Auswertung der 3D-Daten war bereits im Softwaremodul EyeScan 3D der EyeVision-Software enthalten. Dadurch wurde die Implementierung vereinfacht. Wie alle intelligenten VC-Kameras führt auch der 3D-Scankopf sämtliche Bildverarbeitungsroutinen selbstständig aus, sodass die 3D-Auswertung vollständig in der Kamera erfolgen kann. Die EyeVision-Software ist komplett auf der VC-Hardwareplattform lauffähig – somit konnte ein kompaktes 3D-System erstellt werden, das vom Anwender per Drag&Drop programmiert und konfiguriert wird. Qualitätskontrolle war in drei Dimensionen notwendig Auf die 3D-Technologie musste zurückgegriffen werden, weil mit einer herkömmlichen Matrixkamera nicht erkannt werden kann, ob das Lötband korrekt auf der Zelle aufliegt oder nicht. Da ein silberner Streifen auf einer ebenfalls silberfarbigen Fläche aufliegt, lassen sich fehlerhafte Strings überhaupt erst mithilfe der 3D-Technologie erkennen. Diese ermittelt die Höheninformation, misst also den Abstand zwischen Bändchen und Zelle, und erstellt für den Anwender das Graubild (Bild 2): Dort, wo es absteht, sieht das Lötband dunkler aus, sodass effektiv dessen Höhe dargestellt werden kann. Weitere Anforderungen waren die Eignung für Geschwindigkeiten bis 15 cm/s und das Preis-/Leistungsverhältnis, da in Produktionsanlagen für Solarmodule typischerweise jeweils ca. 10 bis 30 Stringer eingesetzt werden und sich die Kosten für die Kameras daher schnell multiplizieren. \“Mit der VC nano 3D haben wir eine Lösung gefunden, die eine kontinuierliche, hundertprozentige Qualitätskontrolle gewährleistet\“, erklärt Michael Beising, Geschäftsführer der EVT GmbH. \“Die Kameras lassen sich einfach integrieren und identifizieren zuverlässig nicht korrekt aufgebrachte Lötbänder.\“ Eigenschaften der intelligenten 3D-Kamera im Detail
Vision Components GmbH
