La production de panneaux solaires optimisée par des lecteurs de codes In-Sight de Cognex

Cognex: Chez le fabricant de cellules photovoltaïques Würth Solar en Allemagne, le rendement de production est actuellement de 90 pour cent et continue de croître. Würth Solar GmbH & Co. KG à Schwäbisch Hall (Allemagne) produit des modules photovoltaïques à technologie CIS depuis octobre 2006. L'intégration de circuits imprimés (PCB) sur des substrats en verre est une tâche complexe. Ces pionniers du revêtement CIS ont dès l'année 2000 été des leaders mondiaux dans le développement de modules solaires aux dimensions 1200 mm x 600 m sur leur site pilote de Marbach. Dès le début de la production en Allemagne, Würth Solar a collaboré avec AIT Göhner GmbH, un partenaire intégrateur de Cognex basé à Stuttgart, pour mettre en place le suivi des données à l'aide de lecteurs de codes In-Sight afin d'améliorer la productivité et d'optimiser la qualité des produits.

Déterminer l'origine des défauts... avant qu'il ne soit trop tard !

Les modules de Würth Solar sont constitués de cellules photovoltaïques multicouches au cuivre/indium/sélénium agencées en série et pourvues d'un revêtement ne dépassant pas quatre microns d'épaisseur. Même dans des conditions de faible luminosité, ils garantissent un rendement élevé. Au cours de la fabrication des cellules, il est important de recueillir toutes les données qualité des plaques de substrat et ce pour chaque machine de production. Cependant, les résultats de qualité individuels n'arrivent qu'à la fin du process de production, lorsqu'on teste les modules de 120 x 60 cm dans le simulateur solaire. C'est à ce stade seulement que l'on se rend compte si un module produira réellement le rendement attendu (environ 80 watts), selon les variations de qualité. Cela signifie que les ingénieurs de Würth Solar ne découvrent le niveau de qualité qu'à la fin des process complexes de revêtement. Si les données de qualité n'ont pas été recueillies au préalable, il est trop tard pour déterminer l'origine des défauts.

Eviter toute confusion grâce à une traçabilité et au DataMatrix

Une assurance qualité sans faille suppose d'associer les panneaux de verre à des stations d'inspection individuelles et ce grâce à la lecture de codes DataMatrix. Les données de qualité sont enregistrées toutes les trois ou quatre étapes du process de production. Le code DataMatrix est utilisé pour vérifier si la plaque associée aux données recueillies à ce stade a réellement été traitée. Une fissure dans le verre, et le rejet du panneau concerné, peuvent expliquer pourquoi des données ont été stockéés pour une plaque qui n'existe plus quelques étapes plus tard. Les codes DataMatrix permettent d'éviter toute confusion de ce genre.

Le défi : trouver un lecteur capable de lire des codes dans des conditions difficiles

Le code est marqué par gravure à l'aide d'un système laser. Le défi portait sur le choix d'un système de vision approprié pour lire ces codes. La véritable difficulté avec les codes DataMatrix gravés au laser sur le verre est le faible contraste entre la gravure et la surface qui l'entoure. Après de multiples essais avec divers produits, il a été décidé d'utiliser les lecteurs de codes de Cognex : les systèmes de vision In-Sight 5400/5100. Les lecteurs détectent et lisent les codes, mêmes difficiles à lire, sur des surfaces problématiques, tout en autorisant des distances de lecture de plus de deux mètres. La gravure au laser est suivie de 19 étapes de traitement, ce qu'on appelle la "naissance" de la plaque, y compris l'application du revêtement de base ainsi que la structuration laser consécutive qui confère aux plaques leur forme cellulaire. Un contrôle de qualité est important à ce stade puisque l'étape de production majeure survient une fois que la plaque a été lavée. Le revêtement CIS est appliqué aux plaques à 600 °C. Après un traitement chimique pour appliquer un revêtement tampon, le code DataMatrix fait l'objet d'un nouveau contrôle. Une couche d'oxyde de zinc est ensuite appliquée. Ceci créé sur la cellule photovoltaïque une zone de contact frontale perméable à la lumière, et achève la fabrication de la photodiode. Dans l'étape de finition qui suit, les plaques sont percées de trous supplémentaires permettant de recevoir les contacts de l'électronique de pilotage.

600 panneaux solaires par jour!

Enfin, le substrat de verre pourvu de son revêtement est fixé de façon définitive à la vitre de couverture. Ainsi combiné, le panneau solaire CIS est prêt à servir dans un large éventail d'applications, depuis les classiques capteurs photovoltaïques destinés à la production d'électricité sur les toits et les façades de maisons jusqu'aux solutions autonomes et aux produits intégrés.

Les lecteurs de codes de Cognex permettent à chaque poste de travail de maximiser son rendement.

Ce bref exposé du processus de production complexe met en lumière les nombreux facteurs influençant la qualité des modules solaires CIS. Le suivi transparent des données de production grâce au lecteur de codes de Cognex a été à l'origine d'une amélioration des postes de travail individuels. Würth Solar est pleinement satisfait de la fiabilité et du maniement simple et intuitif du lecteur de codes et du logiciel AIT, sans parler des résultats. Dès 2008, l'entreprise envisage d'utiliser d'autres sites de production pour quasiment doubler la cadence actuelle de 600 modules solaires à 1100 modules par jour.

A propos de Cognex
Cognex Corporation conçoit, développe, fabrique et commercialise des systèmes de vision industrielle et des ordinateurs capables de « voir ». Leader mondial de la vision industrielle, Cognex a livré plus de 400 000 systèmes de vision industrielle, équivalant à plus de 2 milliards de dollars de revenu accumulé, depuis la création de la société en 1981. La Division Systèmes de Vision Modulaires de Cognex, basée à Natick, Massachusetts, est spécialisée dans les systèmes de vision utilisés pour automatiser la fabrication de produits manufacturés de nature très diverse et pour en contrôler la qualité. La Division des Systèmes d’Inspection de Surface (SISD), dont le siège est à Alameda, Californie, est spécialisée dans les systèmes d’inspection des processus continus, utilisés pour l’inspection des surfaces de produits comme les métaux, les papiers, les plastiques. En plus de son siège basé à Natick, Massachusetts, Cognex possède également des bureaux régionaux en Amérique du Nord, au Japon, en Europe et en Asie du Sud-Est. Le siège de Cognex Europe se trouve à Rueil-Malmaison en périphérie de Paris. Visitez Cognex en ligne : http://www.cognex.com.