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智能机械打进太阳能产业 首个国产智能实时全检设备上工

国研院仪科中心携手上银科技与上银光电开发智能检测设备。李建梁

台湾推动智能机械发展再迎接新的里程碑,由国研院仪科中心携手上银科技与上银光电,以3方集成光机电技术开发建置全台首个针对太阳能板产线的智能实时全检设备。此技术运用国产设备,改善过去检测设备长期被欧美寡占的局面,而自去年正式导入上银光电以来,除了大幅提升检测效率以外,据悉也因此让产品良率提升至99.2%,超越全球平均门槛。

在大型薄膜太阳能电池制程上,传统上多以人工抽检方式进行局部品检,光是1片板材就需要约30分钟的检查时间,但这种检测方式已不符合现今大型太阳能板的量产需求。为确保良率质量,以品检程序来说,最理想的方式理应为透过自动化达到全检,不过可惜的是,台湾在CIGS薄膜太阳能电池的研究起步较晚,导致生产及检测设备长期以来被欧美日寡占。

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上银光电导入全台首个针对CIGS薄膜太阳能板制程的实时检测设备。国研院

太阳能电池依技术不同,又可分为矽晶与薄膜两大类,其中矽晶是目前市场主流,而薄膜则采取镀膜方式,制造过程中可节省能源及大量原材料,可做为携带式产品供电来源。在薄膜式太阳能电池中,硒化铜铟镓(CIGS)型态则因具有相当高的光电转换效率与成本优势,被看好是太阳能电池主要发展趋势,而上银光电就是国内目前拥有此制程自主开发技术的厂商之一。

不过受限于台湾对CIGS薄膜太阳能电池的研究起步较晚,目前生产及检测设备大多被外厂寡占,虽然自动光学检测设备(AOI)在各产业应用已行之有年,但国内目前却尚未有CIGS薄膜太阳能板制程的光学检测设备,这也让擅长光电技术集成的仪科中心看到市场未被满足的痛点,遂携手上银科技与上银光电共同开发出,全台首个针对CIGS薄膜太阳能板的实时检测设备。

该检测设备主要透过全自动化的检测流程提升品检效率,平均1分钟内即可完成1片板材检测。上银光电总经理林明尧解释,CIGS薄膜太阳能电板在制程中须对太阳能板材进行3道划线制作程序,包括雷射划线与机械划线,在此过程中可能会出现线宽与线距变异、扭曲,或深度不足,或过深造成崩裂现象,每个细节都会影响最终质量。

林明尧说,产品的质量虽取决于生产及设计,但若没有品管把关,就会造成很多不良品。但上银光电先前采取人工抽检,平均1片需要耗时30分钟,不仅拉低整体制程效率,也影响生产节奏。为了改善过去耗时的品检流程,此智能实时检测设备在集成光学取像技术与高速运算储存系统下,能够在1分钟内完成每片太阳能板的检测作业,从耗时的离线抽检转为在线全检,而除了提升检测效率外,最重要的是后续还可将检测结果自动连结计算机与资料库,进而回馈到制程的调整。

据了解,此次检测设备的开发过程中也结合3方专长,包括国研院针对太阳能板大面积及材质属性,开发「阵列式光学取向系统」,在短短20秒内就能完成1片长122公分、宽62公分的大型太阳能板的影像撷取,背后再经由高速运算系统并结合AI算法,在40秒内针对每片高达300亿画素的影像资料进行瑕疵分析。而传动大厂上银科技则是开发检测流程所需的移载平台,以及透过机器手臂完成板材上下料。

上银光电表示,自去年初智能实时检测设备正式上线以来,除了检测效率的大幅提升,林明尧指出,目前全球CIGS制程良率大约在75%~80%,而现今上银良率已可达到99.2%,对良率的提升也有相当显著的效益。

而藉由此次国产技术的合作,也让台湾智能机械发展再度迈向新的里程碑,国科院也表示,未来不排除循此模式,藉由策略联盟与技术互补等多元合作,未来该系统也可应用至类似的产线或产品检测,例如玻璃基板、印刷电路板、半导体芯片甚至纺织皮革等。

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