Weltweit einmalige Messplattform für Fraunhofer Forschungsfabrik PV-TEC
Die erfolgreiche Installation eines Zelltesters durch den Berliner Sondermaschinenbauer Jonas & Redmann ermöglicht die flexible elektrische und optische Charakterisierung von Solarzellen im Photovoltaik-Technologie-Evaluationscenter PV-TEC. Als »Forschungsfabrik für Solarzellen« vor zwölf Jahren eröffnet, leistet das Großlabor PV-TEC einen wichtigen Beitrag zur Pilotierung von kristallinen Siliziumsolarzellen und trägt dazu bei, die Lücke zwischen Forschung und Industrie zu schließen.
Aus produktionstechnischer Sicht stellt eine Forschungslinie wie das Fraunhofer ISE PV-TEC – mit einer hohen Produktvielfalt und den vergleichsweise geringen Losgrößen – besondere Anforderungen an einen Zelltester. Das Vermessen verschiedenster Zellkonzepte und Formate ist ebenso erforderlich, wie die Integration von Messsystemen unterschiedlicher Hersteller – auch nachträglich oder temporär. Darauf basierend entwickelte Jonas & Redmann einen hochflexiblen Zelltester. Alexander Krieg, wissenschaftlicher Mitarbeiter der Gruppe Inline-Solarzellenanalyse und Simulation am Fraunhofer ISE, der das Projekt von Anfang an begleitet hat, bestätigt: „Mit dem Zelltester für das Photovoltaik-Technologie-Evaluationscenter des Fraunhofer ISE ist in enger Zusammenarbeit mit Jonas & Redmann eine weltweit einmalige Messplattform für die elektrische und optische Charakterisierung von Solarzellen entstanden. Die flexible Anlage vereint derzeit 13 Messsysteme führender Hersteller in der PV-Branche und wird den speziellen Anforderungen eines Forschungsbetriebs gerecht.“ Der Zelltester garantiert einen sehr schonenden Transport der Solarzellen und bietet umfangreiche technische Lösungen für die Inspektion verschiedener Zellkonzepte. Neben Standardsolarzellen werden Rückseitenkontaktsolarzellen, Bifaziale und Busbarlose sowie Half-Cut-Zellen zuverlässig charakterisiert. Speziell für den forschungsnahen Einsatz entwickelt, garantieren besonders die folgenden technischen Möglichkeiten einen flexiblen Einsatz des Zelltesters in dem Fraunhofer-Großlabor:
Wiederholung von Messungen im Fehlerfall und Mehrfachmessungen
Optische Inspektion von Zellvorderseite und -rückseite über ein Bandsystem in einem Durchlauf durch automatisches Wenden der Zellen
Realisierung unterschiedlicher Materialflüsse wie z.B. Carrier-Carrier oder Carrier-Box-Betrieb oder manuelle Beladung der Anlage zur Bearbeitung von Sonderformaten
Veränderung der Höhe der Ent- oder Beladepositionen des Carriers im Automatikbetrieb, um Zellen mit Bow bearbeiten zu können
Die Integration eines Rundschalttisches und Freistellung der Solarzellenrückseite erlauben echt bifaziale Leistungsmessungen (bei gleichzeitiger Vorder- und Rückseiten-Beleuchtung) und damit die detaillierte Charakterisierung bifazialer Solarzellen unter realitätsnahen Bedingungen. Des Weiteren lassen sich neben Standardkontakteinheiten, bestehend aus zwei bis sechs Messleisten, Spezialkontakteinheiten für Rückseitenkontaktsolarzellen und busbarlose Solarzellen integrieren. Das ermöglicht automatisierte Kennlinienmessungen an diesen Solarzellentypen. Mittels Wafertracking, in Verbindung mit einem Data Matrix Code-Scanner, können den einzelnen Solarzellen ihre spezifischen Messergebnisse zugeordnet werden. Ein Datenaustausch zwischen den Messsystemen garantiert eine detailliertere und präzisere Charakterisierung der Solarzellen. Ein kombiniertes Elektro- und Fotolumineszenz-Messsystem automatisiert fortgeschrittene Methoden der Verlustanalyse. Die Integration einer hochpräzisen Linearachse, die für einen vibrationsarmen Transport der Solarzellen sorgt, ermöglicht eine hochauflösende 2D und 3D Druckbildinspektion mit einer optischen Auflösung von 10 µm/ Pixel. Dr. Stefan Rein, Abteilungsleiter Qualitätssicherung, Charakterisierung und Simulation am Fraunhofer ISE, betont: „Möglich wurde dieser hochflexible und zukunftsweisende Messautomat nur durch die vertrauensvolle Zusammenarbeit und die Kreativität der Jonas & Redmann Ingenieure. Es ist gelungen, die spezifischen Anforderungen der ISE-Wissenschaftler in performante Lösungen zu übertragen und das nah am Standard. Es gibt bereits interessante Erweiterungsideen.“
https://www.ise.fraunhofer.de/de/fue-infrastruktur/tecs/pv-tec.html
https://www.jonas-redmann.com/geschaeftsfelder/photovoltaik/cell-tester/
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