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10.02.2016 | Forschung & Entwicklung

Jonas & Redmann forscht im Rahmen des Spitzenclusters „Solarvalley Mitteldeutschland“ mit dem Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme ISE und dem Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP

Primäres technisches Ziel des Verbundvorhabens war die Reduktion der „spezifischen“ Solarzellkosten (Quotient: „Kosten / Peak-Leistung“ [€/WP]). Hierfür wurden höher-effiziente Solarzellen aus dünneren Wafern entwickelt, da sie großes Potenzial aufweisen, die Produktionskosten durch Materialeinsparungen zu verringern und gleichzeitig den Wirkungsgrad der Zellen zu erhöhen. Dünnere Wafer bzw. Zellen, sowie eine daraufhin angepasste und technologisch neue Prozessierung bringen zwangsläufig veränderte mechanische Eigenschaften mit sich. Während das eigentliche Ziel des Spitzenclusters die Veränderung von Wafern und Zellen ist, müssen die benötigten Handlingschritte dennoch automatisierbar bleiben. Jonas & Redmann greift zu diesem Thema auf 26 Jahre Engineering- und Produktionserfahrung in Hightech-Branchen zurück. Bereits seit 1999 entwickelt das Unternehmen Technologien, die die industrielle Herstellung von kristallinen Siliziumsolarzellen überhaupt erst ermöglichen. Durch die Automatisierung einer kompletten Fertigungslinie für c-Si Solarzellen setzte Jonas & Redmann im Jahr 2000 einen ersten Meilenstein. Seitdem hat das Unternehmen zahlreiche, zum Teil patentierte Handling- und Transportlösungen entwickelt. Dazu zählen das Jonas & Redmann Back-to-Back Handling, der Jonas & Redmann Bernoulli Greifer, der Jonas & Redmann Automation Carrier oder das Jonas & Redmann Wafer Magazin.

Abstract:

Mikrorisse in Silizium-Wafern I: Inline-Erkennung und Auswirkungen der Rissmorphologie auf  die Bruchfestigkeit von Wafern

Microrisse reduzieren die Festigkeit der Wafer und können zu kritischen Fehlern in der Solarzellen-Produktion führen. Die vorliegende Studie behandelt sowohl die Erkennung  der Mikrorisse als auch deren Auswirkungen auf die Bruchfestigkeit der Wafer. Das Ziel ist es, die Genauigkeit der Rissprüfung in Rohwafern zu verbessern. Die Prüfung wird an Hand von Photolumineszenz(PL)- und Infrarot(IR)-Bildern durchgeführt. Dabei kommt eine Mustererkennung zum Einsatz, die die Methoden "lokaler Deskriptor" und "Support-Vektor-Klassifizierung" nutzt. Diese Methoden müssen mit Bildern von echten Rissen trainiert werden. Die Risse definierter Größe müssen dafür gezielt in Wafer eingebracht werden. Innerhalb dieser Auswertung erfasst der Algorithmus 81% der Risse für PL-Bilder und 98% für die IR-Bilder mit Präzisionsraten von über 98%. Damit wird die Qualität der auf der reinen IR-Intensität basierenden Rissdetektionssysteme, die eine Trefferquote von 65% bei einer Genauigkeit von 59% aufweisen, übertroffen. Der vorgeschlagene Algorithmus kann mit den Bildern des Korngefüges kombiniert werden, um eine Verwechselung von Rissen mit Korngrenzen zu vermeiden. Der umfangreiche Satz von geschädigten Wafern zum Lernen kann darüber hinaus dafür verwendet werden, die Auswirkung der Rissmorphologie (Größe und Form des Risses) auf die Stabilität der Wafer zu untersuchen. Trotz der komplexen Rissmorphologien konnte der theoretisch erwartete Zusammenhang zwischen Risslänge und Bruchfestigkeit bestätigt werden. Aus diesem Grund wurden Sortierkriterien abgeleitet, die die Risse entsprechend ihrer allein von der gemessenen Risslänge abhängigen erwarteten Bruchfestigkeit bewerten.

Veröffentlicht im:

Photovoltaics, IEEE Journal of  (Volume:6 ,  Issue: 1)

Weiterführende Links:

http://www.solarvalley.org
https://www.bmbf.de
https://www.ise.fraunhofer.de
https://www.csp.fraunhofer.de

Kontakt Jonas & Redmann:

Sebastian Bartsch
Forschung & Entwicklung
s.bartsch@jonas-redmann.com

Elke Beune
Unternehmenskommunikation
e.beune@jonas-redmann.com
030 230 866-6823