Entwicklung des ersten Lasermikrostrukturierungsmoduls mit integrierter Echtzeit-Messtechnik zur Oberflächenstrukturanalyse
Motivation
Verschmutzungen führen bereits in den ersten Monaten nach der Installation zu einem Leistungsabfall von Photovoltaikmodulen (PV) in Höhe von bis zu 80%. Mit Hilfe der Direkten Laserinterferenzstrukturierung (DLIP) können periodische (Sub-)Mikrometerstrukturen auf den Deckgläsern hergestellt werden, die eine wasserlose Reinigung und eine verbesserte Lichtausbeute von PV-Modulen gewährleisten. Entscheidend für die Funktionalität der Oberflächen sind Tiefe, Periodizität und Homogenität der erzeugten Strukturen.
Insbesondere bei der industriellen, großflächigen DLIP-Fertigung treten erhebliche Abweichungen von den Sollstrukturparametern auf, die zur erheblichen Qualitätsbeeinträchtigungen der Oberflächeneigenschaften führen. Während für die DLIP-Fertigung bereits industrietaugliche Bearbeitungsgeschwindigkeiten von 1 m²/min erreicht werden, können heute die Strukturen nur mit bis zu 0,006 m²/min vermessen werden. Für eine echtzeitfähige Qualitätskontrolle sind heutige Messsysteme um mehr als zwei Größenordnungen zu langsam und somit für eine Prozesskontrolle gänzlich ungeeignet.
Ziele und Vorgehen
Im Rahmen von DLIP Revolution wird ein optisches Messsystem zur inline Charakterisierung von DLIP-Oberflächen entwickelt, das mit der Bearbeitungsgeschwindigkeit der Interferenzstrukturierung von 1 m²/min Schritt halten kann. Somit können Ausschussteile frühzeitig erkannt und perspektivisch in Echtzeit eine Regelung des Strukturierungsprozesses vorgenommen werden.
Innovationen und Perspektiven
In DLIP Revolution sorgt ein Superkontinuum-Laser für ultraschnelle Messtechnik, die direkt in ein DLIP Modul integriert wird und alle deterministischen Strukturparameter erfasst. Der Superkontinuum-Laser ist auf Pulsenergie hin optimiert und kann in Verbindung mit einer Hochgeschwindigkeitskamera die Strukturparameter mit einer zeitlichen Auflösung von > 10 kHz erfassen. Durch Anpassung der Algorithmen wird zukünftig ein aktives Eingreifen in den Strukturierungsprozess möglich.