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マシンビジョンによる薄膜太陽電池製造の最適化

JENOPTIK-VOTAN

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JENOPTIK-VOTANTM社のSolas 100/200は、薄膜ソーラーモジュールの全工程(P1、P2、および P3層のスクライブ)でレーザーや針を用いて行われるパターンスクライビング用の装置です。標準機では、六つの工業用カメラがコグネックスのVisionPro® ビジョンソフトウェアにつなげられ、プロセスツールの位置決めキャリブレーションの維持、摩耗状態の確認、およびソーラーモジュールが正しくプロセス処理されているかのチェックを実行しています。セットアップ、処理、その結果の品質検査には一つのモジュール当たり60秒と、高い処理能力が実現でき、メーカーは競争の激しい太陽光エネルギー市場における優位性を確立しています。

ガラス基板に蒸着またはスパッタされた薄膜光電変換の半導体技術を用いた薄膜太陽電池は、一般的に製造のために使用するエネルギーや材料が少なく、シリコンベースの太陽電池に比べて製造コストが削減できます。生産コストが低いということは、ドイツ国内における太陽電池産業への国のインセンティブ枠が縮小している状況においても、メーカーの価格設定を適切にする事ができます。

現代の薄膜太陽電池は、金属層、半導体層、および透明な電極の酸化膜から構成されています。最初のステップで、VOTAN社のSolas 100 は下層 (P1層) パターンを引くのに複数のレーザーを使用します。CIS/CIGSモジュールでは、メカニカルツールが上の二つの層(P2およびP3層)をスクライブ加工します。needle-combユニットは、秒速最大1.5メートルの速度で表面に構造線を引きます。この加工で針が個々に作動および配置される度に、システムは異なるセルサイズに即座に自動調整され、サイズ変更に正確に反応します。針の自動調整により、最小のセットアップ時間で効率的な処理能力が実現できます。

ビジョンシステムは、数秒でツールの正しい位置を記憶します。同時に、他の三つのカメラは自動供給されるソーラーパネルのP1トラックを測ります。自動調整用の三つの基準点をカメラで取り込み、画像処理(VisionPro)で、P1構造の場所と配置によって装置の座標系を自動調整し、ツールパスを補正するためのデータを提供します。この処理の目的は、P2 およびP3の層に連動したP1構造のズレを最小化し、セル効率の向上を達成することです。続いて加工ツールがP2とP3層の間に5 µmの位置精度で溝を引きます。

検査の最終ステップでは、さらに2台のカメラがソーラーモジュールをもう一度綿密に検査して、VisionProのビジョンソフトウェアで微小の割れ、ガラスの破損、層パーティクルの分離等の不良を探して品質検査を行います。

VisionProのビジョンソフトウェアを搭載した本装置は複雑な生産ラインに素早く簡単に組み込み、設置することができます。ソフトウェアはソーラーパネルの外観の重要でない部分の変化は無視し、製品品質にとって重要な機能に焦点を合わせて検査します。この業界で最先端のビジョンソフトウェアVisionProの包括的なツールは、画像の複雑な事前処理が不要で、アプリケーション開発速度が向上し、製品のライフサイクルの変化に追従するためのコストを低減します。

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