太陽能板產線檢測 效能提升30倍

圖說:國研院儀科中心聯手全上銀科技、上銀光電,以光機電整合技術,客製化開發建置線上全檢「太陽能板產線智慧即時回饋檢測設備」。

圖說:國研院儀科中心聯手全上銀科技、上銀光電,以光機電整合技術,客製化開發建置線上全檢「太陽能板產線智慧即時回饋檢測設備」。

傳統檢測一片長122公分、寬62公分的大型薄膜太陽能板僅能以人工抽檢,約需30分鐘。國家實驗研究院台灣儀器科技研究中心(簡稱國研院儀科中心),聯手上銀科技,以及擁有硒化銅銦鎵(CIGS)薄膜太陽能電池製程自主開發技術的上銀光電,以光機電整合技術,客製化開發建置線上全檢「太陽能板產線智慧即時回饋檢測設備」,在1分鐘內即可完成一片板材檢測,檢測效能提升30倍以上,並可即時分析研判結果,據以對製程進行調整,提升生產效能和品質。

太陽能電池依技術不同,可分為矽晶與薄膜兩大類。矽晶式因技術較成熟且每單位功率相對成本較低,是目前市場主流;薄膜式則採鍍膜方式,製造過程可節省能源及大量原材料,且可製作可撓式基板太陽能電池,適於應用在建築整合太陽能(Building-integrated Photovoltaics,縮寫BIPV),亦可做為攜帶式產品的供電來源,為太陽能電池主要發展趨勢之一,年產值上看300億美元。在薄膜式太陽能電池中,硒化銅銦鎵(Copper Indium Gallium Selenide,簡稱為CIGS)型態具光電轉換效率與成本優勢,十分被看好。

台灣對CIGS薄膜太陽能電池的研究起步較國外晚,生產及檢測設備長期以來為歐美日各國業者壟斷。為突破生產製備技術瓶頸,國研院儀科中心與上銀集團強強聯手,運用「光學量檢測」與「智慧機械」之核心技術能量,客製化開發「太陽能板產線智慧即時回饋檢測設備」,能夠於生產線上快速、精確地全面檢測太陽能板,提升製程品質,並掌握製程設備自主權,建立競爭者難以跨越的發展優勢。

CIGS薄膜太陽能板在製程中須對太陽能板材執行3道劃線製作程序,包括雷射劃線與機械劃線,過程中可能出現劃線的線寬或線距變異、劃線扭曲、劃線深度不足或過深造成崩裂等現象。傳統的檢測方式係採離線抽樣檢查,需要以人工對太陽能板材進行局部檢測、分析與研判,一片板材約需30分鐘檢查時間,無法符合現今量產需求。

為建立一套能與產線結合的線上全檢設備,國研院儀科中心配合上銀光電生產線量身訂做、客製開發出「陣列式光學取像系統」、「高效能運算儲存系統」與「量檢測運算核心」,結合上銀科技以傳動與控制專業發展的「精密定位移動平台」與「上下料機械手臂」,以光機電整合技術建置線上全檢「太陽能板產線智慧即時回饋檢測設備」。這套設備整合光學取像系統與高效能運算儲存系統,搭配精密定位移動平台及可提高上下板材效能的機械手臂,能對長122公分、寬62公分的大型薄膜太陽能板進行快速掃描取像與資料儲存,再經由量檢測運算核心完成板材量檢測與品質判別,每片太陽能板可在60秒內完成檢測作業,符合線上即時檢測的速率要求,檢測效能提升30倍以上。


圖說:太陽能板產線智慧即時回饋檢測設備

除了提升檢測效能外,由於從人工抽檢改為自動化全檢,可大幅增加板材檢測數量及縮短檢測時間,並可將檢測結果自動連結電腦與資料庫,即時判斷製程上可能發生的問題,而回饋到製程的調整,可有效提高生產效率與品質。這套設備已整合於上銀光電的CIGS 薄膜太陽能板製造生產線,整套設備的穩定性與檢測精確性已通過產線驗證,並具備智慧物聯網(Artificial Intelligence of Things, AIoT)的系統架構,可建置智慧工廠生產線,在不同階段製程中進行檢測並即時回饋,以優化製程與設備,提高太陽能板發電效能與品質。

國研院院長王永和指出,此設備通過上銀集團一年的嚴格考驗,相信透過法人技術加值能帶動綠能產業設備供應鏈在地化發展,讓台灣成為亞洲綠能產業的重要據點。國研院儀科中心楊燿州主任也表示,儀科中心累積多年光機電整合能力,能依照客戶需求量身打造客製化儀器解決方案,無論是縱向技術加值或是橫向跨域整合,藉由策略聯盟與技術互補等多元的合作模式,協助夥伴客製化開發檢測設備,掌握自主化關鍵技術並降低設備成本。藉由開發這套線上全檢「太陽能板產線智慧即時回饋檢測設備」所建立的技術與能量,未來亦可延伸應用至類似的產線或產品檢測,例如玻璃基板、平面顯示器、液晶顯示器、印刷電路板、半導體晶片甚至紡織皮革等,提升我國電子產業甚至傳統產業的國際競爭力。




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