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Neue industrienahe Plattform bildet Basis für PV-Industrie 4.0

© Fraunhofer IMWS© Fraunhofer IMWSHalle - Die Solarindustrie hat sich zu einer Hochdurchsatz-Technologie mit einem hohen Automatisierungsgrad entwickelt. Zusammen mit weiteren Partnern arbeitet das Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik (Fraunhofer CSP) an einem neuen Industrie-Standard 4.0, der mögliche Schwachstellen im Fertigungsprozess früh erkennt und die Qualität weiter steigert.

Mit einer industrienahen Plattform, die das Zusammenspiel von statistischer Qualitätskontrolle und neuen Ansätze zu datenbasierten Prozessanalysen ermöglicht, will das Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik (Fraunhofer CSP) technologische Entwicklungen für wettbewerbsfähige Produktionsprozesse aus Deutschland vorantreiben. Die automatisierte und messdatenbasierte Prozesssteuerung bildet die Basis für eine neue Photovoltaik-Industrie 4.0.

Automatisierte, vernetzte und messdatenbasierte Prozessführung im Fokus
Mit einer jährlichen Produktion von mehr als 100 GWp hat sich die Photovoltaik-Industrie zu einer Hochdurchsatz-Technologie mit einem hohen Automatisierungsgrad entwickelt. Aus den hochmodernen Technologien und den Trends in der Photovoltaikbranche resultieren jedoch besondere Herausforderungen entlang der gesamten Fertigungskette. Taktraten von unter einer Sekunde bei der Herstellung von hocheffizienten und energieertragsstabilen Solarzellen erfordern neue technologische Lösungen sowohl bei der Inline-Messtechnik im Fertigungsprozess als auch bei der automatisierten Auswertung der dabei entstehenden riesigen Datenmengen. So wächst der Bedarf einer messtechnischen Überwachung von Schlüsselparametern im Produktionsprozess, um Schwachstellen und Qualitätsabweichungen frühestmöglich identifizieren zu können.

Inline-Messsysteme und statistische Analysen von Messparametern und Prozessdaten bieten Herstellern, Zulieferern und Maschinenbauern zwar bereits heute Möglichkeiten zur Verbesserung der Produktqualität. Aktuell fehlt jedoch eine konsequente Implementierung einer automatisierten, digital vernetzten und messdatenbasierten Prozessführung und -überwachung innerhalb der Fertigungskette. An diesem Punkt setzt das Fraunhofer CSP mit dem Auf- und Ausbau der „MK4“-Plattform gemeinsam mit weiteren Projektpartnern an.

Mess- und Klassifizierungsplattform „MK4“ bietet Analytik für Hochleistungs-PV-Produktion
Zusammen mit der Wavelabs Solar Metrology Systems GmbH, Hegla Boraident GmbH & Co. KG, Asys Automatisierungssysteme GmbH und CE Cell Engineering GmbH hat Fraunhofer CSP im Rahmen eines zweijährigen Projekts die Photovoltaik-4.0-taugliche Mess- und Klassifizierungsplattform entwickelt. Mit der „MK4“Plattform können aktuelle Forschungs- und Entwicklungsthemen in den Bereichen korrelative Datenanalyse, Machine Learning und adaptive Regelungsprozesse bearbeitet werden, um neue Verfahren- und Methoden unter produktionsnahen Bedingungen zu entwickeln.

Drei aktuell laufende Forschungsprojekte, die in Zusammenhang mit dem Plattform-Projekt bereits bearbeitet werden, legen den Fokus auf einen schnelleren Transfer von neuen Methoden der Prozesskontrolle vom Labor in die Fertigung. „Wir bringen insbesondere unsere exzellenten Kompetenzen in den Bereichen Metrologie, korrelative Datenauswertung zur adaptiven Prozesssteuerung mittels Machine Learning sowie Evaluierung neuer Inline-Messtechnikapplikationen unter industriellen Bedingungen in die gemeinsamen Projekte mit unseren Industriekunden ein“, so Dr. Marko Turek, Teamleiter in der Gruppe „Diagnostik und Metrologie“ am Fraunhofer CSP.

Die Mess- und Klassifizierungsplattform ist als industrienahe Plattform offen für Kooperationen und gemeinsame Forschungsprojekte. Auf der Agenda steht hier insbesondere die Zusammenarbeit mit Messtechnikherstellern und Softwareanbietern sowie Betreibern von Fertigungsstätten.


© IWR, 2021


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