Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren und eine Anordnung zu schaffen, mit denen aus Zellen
unterschiedlicher Leistungsklassen photovoltaische Erzeugnisse mit
dem geforderten Nennleistungs-Mittelwert bei minimaler Standardabweichung
sowie minimalem Verhältnis
von eingesetzter Zellenleistung zu Modulleistung erzeugt werden
können.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung
ist es, im Fertigungsprozess Zellen bzw. Strings mit Struktur- sowie
Leistungs-Mängeln
und geringer Zuverlässigkeit
zu erfassen und auszusondern.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung
ist es, die Prozessparameter der Kontaktierungs-Einrichtungen zu optimieren.
Die genannten Aufgaben werden durch
die Merkmale des Verfahrens in den Patentansprüchen 1 und 2 und die Merkmale
der Anordnung in Anspruch 3 gelöst.
Die Lösung des Problems dient der
Prozesskontrolle und Verringerung der Kosten bei der Fertigung photovoltaischer
Erzeugnisse sowie der Verbesserung der Erzeugnis-Zuverlässigkeit.
Die in den Patentansprüchen angegebene
Lösung
der Probleme betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zu dessen
Durchführung,
mit dem die Streuung der Leistungsmittelwerte einer Bauart photovoltaische Erzeugnisse
sowie das Verhältnis
eingesetzte Zellenleistung zu Modulleistung durch die Zusammenschaltung von
Zellen und Strings nach einem Legeplan auf der Basis von Spannungsklassen
minimale Werte annehmen.
Gelöst wird die Aufgabe durch einen
Klassifizierungs- und Sortierungs-Prozess für Zellen und Strings unterschiedlicher
prozessbedingter Impedanzen, Leerlaufspannungen und Kurzschlussströme.
Die Vergleichsvorrichtung des Prozessrechners
enthält
ein Echtzeiterkennungs-, Analyse-, Trainings-, Klassifizierungs-
und Sortierungs-System.
Die Echtzeitprozessbedingungen mit
den zugehörigen
Zellen- und Erzeugnis-Spezifikationen
werden in der Anlagendatenbank des Trainingssystems gespeichert.
In einem Trainingsprozess werden
die erarbeiteten Testergebnisse gespeichert und von der automatischen
Vergleichseinrichtung des Echtzeiterkennungssystem als Analysebasis
verwendet.
Die Testergebnisse dienen der Prozesssteuerung
und Ausbeuteerhöhung.
Die photovoltaischen Erzeugnisse
werden in einem Fertigungsprozess hergestellt, der eine Reihe von Schritten
umfasst.
Die Leistungsfähigkeit des Fertigungsprozesses
wird an der Ausbeute von Erzeugnissen gemessen, welche die Leistungsspezifikation
der Bauart bei minimaler Standardabweichung erfüllen.
Die Klassifizierung und Sortierung
der Zellen und Strings erfolgt nach der Messung von Impedanz, Leerlaufspannung
und Kurzschlussstrom, Vergleichen der Merkmalswerte, Lernen an Beispielen
sowie der Optimierung der Klassen-Mittelwerte, Spannweiten und obere n bzw. unteren Klassengrenzen im Prozessrechner.
Die zulässigen Spannweiten, Mittelwerte
und Klassenweiten von Leerlaufspannung UZ,
Impedanz ZZ und Kurzschlussstrom IZ für
die Zellen jeder Klasse werden in einem Trainingsprozess ermittelt.
In Abhängigkeit von der Anzahl der
in Reihe geschalteten Zellen werden die Spannweiten, Mittelwerte und
Klassenweiten der Leerlaufspannungen US sowie
der Kurzschlussströme
IS der Strings so bemessen, dass bei der
Aussteuerung der nichtlinearen Strom-Spannungs-Kennlinien Leistungsverluste
vermieden und Streuungen der Leistungsmittelwerte innerhalb einer
Bauart von photovoltaischen Erzeugnissen minimiert werden.
Der Mittelwert der Bauartleerlaufspannung
UB ergibt sich aus dem Mittelwert der Leerlaufspannung
der Zweige UA, welche von Strings (US) mit der Summe der Zellenspannungen Uz gebildet werden. UB ± ΔUB = UAl ± (I·ΔUA
2)1/2 UA ± ΔUA = ΣUS
m ± (m·ΔUS
2)1/2 US ± ΔUS = ΣUZn ± (n·ΔUZ
2)1/2.
Die Zweige eines Erzeugnisses haben
gleiche Mittelwerte in den Leerlauf-Spannungen. Die Zweige werden parallel
zum Erzeugnis zusammengeschaltet.
Durch den Vergleich der Merkmalswerte
der Endprüfung
und der geforderten Merkmalswerte werden die Merkmalsmittelwerte
und Klassenweiten bei den Klassifizierungsprozeduren während des
Fertigungs-Prozesses mit dem Trainingsystem optimiert.
Die Merkmalswerte der Wirkanteile
der Impedanzen von Zellen und Strings vor und nach dem Kontaktieren – gemessen
bei einer Frequenz von einem kHz – werden verglichen und deren
prozessbedingte Streuung zur Korrektur der Prozessparameter der
Kontaktierungseinrichtungen verwendet.
Zu diesem Vergleich können auch
die Ιnduktivitäten
oder die Dämpfungen
bei einer Frequenz von beispielsweise 1 kHz oder die Resonanzfrequenzen
herangezogen werden.
Der Wirkanteil der Impedanz von durchgeschlagenen,
gebrochenen und ähnlich
ungeeigneten Zellen wird im Trainingsprozess ermittelt, damit fehlerbehaftete
Zellen im Echtzeiterkennungsprozess von der weiteren Verarbeitung
ausgeschlossen werden können.
Die Wirkanteile der Impedanzen und die Induktivitäten dieser
mangelhaften Zellen sind sehr viel niedriger als die normgerechter
Zellen.
Die Resonanzkurven mangelhafter Zellen
haben – zufolge
höherer
Dämpfung – einen
flacheren Verlauf als die normgerechter Zellen, so dass diese Zellen
auch durch die Messung des effektiven Serienwiderstandes erfasst
werden können.
Die Merkmalswerte für die Klassifizierung
und Sortierung der Zellen und Strings werden während des Fertigungs-Prozesses
in einem Trainingsprozess durch Vergleich mit den Merkmalswerten
der Erzeugnisse nach der Endprüfung
korrigiert, bis die Streuung der Leistungen vom Mittelwert einen
Bauart sowie das Verhältnis
der eingesetzten Zell-Leistungen zur Modul-Leistung ein Minimum
haben.
Die praktische Anwendung der Erfindung
erfolgt bei der Prozesskontrolle durch ein Verfahren, mit dem nach
Klassifizierungs- und Sortierungs-Prozessen photovoltaischen Erzeugnisse
mit minimalen Standardabweichungen vom Leistungsmittelwert der Bauart
gefertigt werden können.
Die Erfindung soll nachstehend in
einem Ausführungsbeispiel
an Hand von schematischen Zeichnungen näher erläutert werden.
Es zeigen
1 Die
Häufigkeitsverteilungen
der Leistung von Erzeugnissen einer Bauart mit unsortierten und mit
klassifizierten sortierten Strings.
2 Die
Anordnung zum Prüfen,
Kontaktieren, Klassifizieren und Sortieren der Zellen
3 Die
Anordnung zum Prüfen
und Klassifizieren der Strings sowie zum Legen in Zweigen
4 Das
Fließbild
zur Durchführung
des Verfahrens für
die Optimierung der Fertigung photovoltaischer Erzeugnisse
5 Das
Schema des Datenflusses im Klassifizierungs- und Sortier-Verfahren
6 Das
Schema der Messanordnung
7 Das
Schema des Tastkopfes
1 zeigt
die Wirkung der Optimierung auf die Standardabweichung der Mittelwertsverteilung
der Leistung. Es ist die Häufigkeitsverteilung
der Leistungsmittelwerte von Erzeugnissen einer Bauart mit unsortierten
und mit klassifizierten sortierten Strings dargestellt.
2 zeigt
die Anordnung zur Durchführung
des Verfahrens zum Prüfen,
Kontaktieren, Klassifizieren und Sortieren der Zellen.
Die Zelle 1 ist bzw. wird
mit einem zellenspezifischen Kennzeichen 2 versehen und
auf der Unterlage 3 abgelegt. Mit Hilfe des Tastkopfes 4 wird
die Impedanz der unbestrahlten Zelle bei einer Frequenz von 1 kHz ermittelt.
Anschließend
werden die Leerlaufspannung und der Kurzschlussstrom der bestrahlten
Zelle 1 mit Hilfe des Tastkopfes 4 gemessen. Die
so ermittelten Kennwerte werden den Analog-Digital- Wandlern des
Prozessrechners 6 zugeführt.
Die Bestrahlungsstärke und
spektrale Strahlungsverteilung der Strahlungsquelle 5 haben
am Messobjekt im Messzeitraum einen reproduzierbar konstanten Betrag.
Die Messwerte für
Impedanz, Strom und Spannung der Zellen 1 werden im Prozessrechner 6 auf
die Standardbedingungen bezogen und mit dem Kennzeichen 2 gespeichert.
Die Zelle 1 wird in der
Kontaktierungseinrichtung 7 mit den Kontaktbändchen 8 und 9 versehen.
Mit dem Tastkopf 10 wird
die Impedanz der unbestrahlten kontaktierten Zelle 11 bei
einer Frequenz von 1 kHz gemessen. Anschließend werden die Leerlaufspannung
und der Kurzschlussstrom der bestrahlten Zelle 11 gemessen.
Die Bestrahlungsstärke und
spektrale Strahlungsverteilung der Strahlungsquelle 12 haben
am Messobjekt den gleichen Betrag wie die Strahlungsquelle 5.
Die Messwerte für die Impedanz, den Strom und
die Spannung der Zellen 11 werden im Prozessrechner 6 auf
die Standardbedingungen bezogen und mit dem Kennzeichen 2 gespeichert.
Im Prozessrechner 6 werden
die bewerteten Merkmalswerte der Zellen 1 vor und der Zellen 11 nach dem
Kontaktieren verglichen. Beim Kontaktieren sollen keine oder nur
minimale prozessbedingte Änderungen der
Wirkanteile der Zellen-Impedanz oder der Induktivität auftreten.
Die Prozessparameter Zeit, Temperatur
und Druck der Kontaktierungseinrichtung 7 werden bei Abweichungen
der Zellenimpedanz von den zugelassenen Werten neu berechnet und
korrigiert.
Die Zellen 11 werden im
Prozessrechner 6 in Spannungsklassen mit den Klassenmittelwerten
Uz1 bis Uzn und
der Klassenweite ΔUz klassifiziert sowie anschließend sortiert
in den Zellenmagazinen 13 abgelegt.
Für
ein Erzeugnis werden – in
Kenntnis der Spannweite und der Messwerteverteilung von Spannung, Strom
und Impedanz innerhalb eines Loses von Erzeugnissen einer Bauart – jedem
Zellen-Spannungsmittelwert UZn eine Impedanz
ZZK und ein Kurzschlussstrom 1z zugeordnet: UZ1 ± ΔUZ mit
ZZK ± ΔZZK und IZ ± ΔIZ UZ2 ± ΔUZ mit ZZK ± ΔZZK und IZ ± ΔIZ UZn ± ΔUZ mit ZZK ± ΔZZK und IZ ± ΔIZ
3 zeigt
die Anordnung zum Prüfen
und Klassifizieren der Strings.
Die Zellen 11 werden im
Prozessrechner 6 zu Strings der Spannungsklassen US1 bis US
m und der Klassenweite ΔUS zusammengestellt. US
m ± ΔUS = Σ UZn ± (n·ΔUZ
2)1/2 ZS ± ΔZS = Σ ZZK ± (n·ΔZZK
2)1/2 IS ± ΔIS =
IZ ± (n·ΔIZ
2)1/2 Den
Spannungsmittelwerten USm werden eine Impedanz
ZS und ein Kurzschlussstrom ΙS zugeordnet: US1 ± ΔUS mit
ZS ± ΔZS und IS ± ΔIS US2 ± ΔUS mit
ZS ± ΔZS und IS ± ΔIS USm ± ΔUS mit
ZS ± ΔZS und IS ± ΔIS Die kontaktierten Zellen 11 der
Zellenmagazine 13 werden nach einem vom Prozessrechner 6 erstellten
Legeplan so zu Strings 14 auf der Stringunterlage 15 abgelegt
und anschließend
kontaktiert, dass bei minimalem Einsatz an Zellenleistung die Spezifikationen
des photovoltaischen Erzeugnisses Modul 16 exakt erfüllt werden.
Die Erzeugnisspannung UB ± ΔUB sei gleich der Zweigspannung UA ± (I·ΔUA
2)1/2.
Der Erzeugnisstrom IB ± ΔIB ergibt
sich aus der Summe der Zweigströme Σ IA ± (I·ΔIA
2)1/2.
Die Zweige 17 eines Moduls 16 haben
nach dem Legen und Kontaktieren die gleichen Leerlaufspannungen
UA ± (I·ΔUA
2)1/2.
Die Summe der Spannungsmittelwerte der Zellen UZn muss
deshalb innerhalb der zulässigen
Spannweite der Stringspannungs-Mittelwerte USn liegen,
damit deren Summe die Zweigspannung UA ergeben
kann.
Die Klassenweiten der betrachteten
Merkmalswerte von Strom, Impedanz und Spannung bestimmen die Standardabweichungen
der Leistungsmittelwert-Verteilungen
einer Bauart.
Die Mittelwerte der Stringströme IS und deren Klassenweiten ± ΔIS werden durch die Aussteuerung der nichtlinearen
IZ-UZ-Kennlinien
der Zellen zufolge Strahlung der Bestrahlungsstärke E, deren spektraler Strahlungsverteilung,
der sich ergebenden Stringspannung US, des
effektiven Serienwiderstandes Rs,eff, des
Lastwiderstandes RL und der Temperatur eingestellt: IS ± ΔIS =
f (E, IZ ± (n·ΔIZ
2)1/2, US,
Rs,eff, RL, T) Für ein Erzeugnis
ergeben sich folgende Zusammenhänge:
UB ± ΔUB =
UA, ± (I·ΔUA
2)1/2 UA ± ΔUA = Σ US
m ± (m·ΔUS
2)1/2 US ± ΔUS = Σ UZn ± (n·ΔUZ
2)1/2 ZS ± ΔZS = Σ ZZK ± (n·ΔZZK
2)1/2 IA ± ΔIA =
IS ± (n·ΔIS
2)1/2 IS ± ΔIS =
IZ ± (n·ΔIZ
2)1/2
Als Beispiel wird die Zusammenstellung
der Zweige mit dem Spannungs-Mittelwert UA aus
jeweils zwei Strings unterschiedlicher Spannungsklassen USm betrachtet.
Mit Hilfe der Tastköpfe 18, 19 und 20 werden
die Impedanzen der unbestrahlten kontaktierten Strings 14 und
von deren Teilen (z. B. halber String) bei einer Frequenz von 1
kHz gemessen.
Anschließend werden die Leerlaufspannungen
und Kurzschlussströme
der bestrahlten Strings 14 und von deren Teilen gemessen.
Die Bestrahlungsstärken und
spektralen Strahlungsverteilungen der Strahlungsquellen 21 haben
am Messobjekt den gleichen Betrag wie die Strahlungsquellen 5 und 12.
Die Messwerte für die Impedanzen, Ströme und Spannungen
der Strings 14 oder Zweige 17 werden im Prozessrechner 6 auf
die Standardbedingungen bezogen, bewertet und mit den Kennzeichen 2 gespeichert.
Im Prozessrechner 6 werden
die Kennwerte der Zellen 11 und der daraus hergestellten
Strings 14 nach dem Kontaktieren bewertet, gespeichert
und verglichen.
Die Prozessparameter Zeit, Temperatur
und Druck des Stringers 22 werden bei Abweichungen der Stringimpedanz
von den zugelassenen Werten neu berechnet und korrigiert.
Beim Kontaktieren soll die Abweichung
des Wirkanteils der Stringimpedanz Rs von
der Summe der Wirkanteile der Zellenimpedanzen Rzk minimale
Werte annehmen. Rs ± ΔRS ≈ Σ RZK ± (n·ΔRZZK
2)1/2
Die Strings 14 werden im
Prozessrechner 6 nach Spannungsklassen USm klassifiziert
und sortiert in Magazinen für
Strings 14 oder auf Unterlagen für Module 16 abgelegt.
4 zeigt
das Verfahrensfließbild
zur Optimierung der Fertigung photovoltaischer Erzeugnisse. Die Erzeugnisse
und deren Zellen müssen
dafür unterscheidbar
sein.
Vor Beginn der Prüfungen werden die Zellen 1 mit
einem maschinell lesbaren Kennzeichen 2 versehen. Die daraus
gefertigten Strings 14 haben beispielsweise die Kombination
der Kennzeichen 2 der ersten und letzten Zelle 1 des
Strings 14.
Die Optimierung der Fertigung photovoltaischer
Erzeugnisse beruht auf der Parametrisierung der automatischen Vergleichseinrichtung
des Echtzeiterkennungssystems 23 des Prozessrechners 6 zur
Lösung
der Klassifikationsaufgaben nach dem Lernen aus Beispielen mit Trainingssystem 24.
In der Klassifikationsphase des Trainingsprozesses
muss jede Klasse eines Kennwertes eine ausreichend große Anzahl
von Merkmalswerten haben, um eine ausreichende Klassifikationsgüte zu erreichen.
Die Eingangsdaten der Objektmerkmale
für die
Klassifizierungsaufgaben sind
- – die Erzeugnisspezifikation – insbesondere
die Standardabweichung der Mittelwertverteilung der Leistung von
Zelle und Erzeugnis, die Schaltungsanordnung, der Zellentyp und
die Zellenspezifikation,
- – die
daraus für
den ersten Lernschritt errechneten Spannweiten, Mittelwerte und
Klassenweiten für
die Impedanzen, Leistungen, Leerlaufspannungen und Kurzschlussströme der Zweige;
Strings und Zellen sowie
- – die
bezogenen und bewerteten Messwerte für die Impedanzen, Leistungen,
Leerlaufspannungen und Kurzschlussströme.
Die Eingangsdaten werden mit variablen
Wichtungsfaktoren multipliziert und nach der Transformation in einer
Matrix des Merkmalraums abgebildet.
Die Messwerte für die Impedanzen, Leistungen,
Ströme
und Spannungen werden im Prozessrechner 6 auf die Standardbedingungen
bezogen, bewertet und mit den Kennzeichen 2 gespeichert.
Nach der Weiterverarbeitung dieser
Ergebnisse im Prozessrechner 6 erfolgt die Klassenzuordnung
in der Echtzeiterkennungsphase auf Basis der Trainingsergebnisse.
Die Objekte werden der Spannungsklasse
zugewiesen, die den bewerteten Merkmalen am nächsten ist.
Die erarbeiteten Trainingsergebnisse
werden nach einer Reihe von Klassifizierungs-Prozessen mit den Ergebnissen der Erzeugnisprüfung verglichen
und gegebenenfalls korrigiert.
Die Trainingsergebnisse dienen in
der laufenden Fertigung photovoltaischer Erzeugnisse als Vergleichsbasis
für aktuelle
Kennwerte und als Werkzeug zur Erhöhung der Zuverlässigkeit
und Qualität.
Im Echtzeiterkennungssystem 23 werden
optische und elektrische Merkmale verarbeitet. Das Bildgewinnungssystem 25 ist
an das Echtzeiterkennungssystem 23 angeschlossen.
Vor der Verarbeitung zu Strings 14 werden
die Zellen 11 der optischen Kontrolle eines Bildanalysesystems 27 mit
der Kamera 26 des Bildgewinnungssystem 25 unterzogen.
Die Abbildung der Kamera 26 wird
durch eine bildrelevante Signalerzeugung in ein digitalisiertes
Bild gewandelt, welches in dem Bildanalysesystem 27 verarbeitet
wird.
Zum Bildanalysesystem 27 gehören die
Bild-Vorverarbeitung, die Bilderkennung, der Merkmalsvergleich und
die Ausgabeeinheit der Analyseergebnisse.
Bei der Bild-Vorverarbeitung wird
die Datenmenge des digitalisierten Bildes reduziert und damit die
Erkenntnisleistung durch Verringerung des Aufwandes erhöht.
Es werden geeignete lokale Objektmerkmale
extrahiert.
Die Bild-Vorverarbeitung dient der
Fehlerunterdrückung
und der Hervorhebung relevanter Bildelemente als Vorstufe einer
automatischen Bildinterpretation.
Die Eingangsdaten der Objektmerkmale
werden mit variablen Wichtungsfaktoren multipliziert und in einer
Matrix abgebildet. Nach der Weiterverarbeitung der Merkmalswerte
in der Echtzeiterkennungsphase erfolgt die Klassenzuordnung auf
Basis der Trainingsergebnisse.
Mit dem Bildanalysesystem 27 wird
das Vorliegen optischer Fehlermerkmale geprüft. Zu den optischen Fehlermerkmalen
gehören
beispielsweise Abweichungen in den Abmessungen, in der Farbe, in
der Kontaktstruktur sowie Ausbrüche,
Abbrüche,
Löcher,
Spalten und Risse. Die Fehler sind anhand ihrer Merkmale Fehlerklassen
zugeordnet.
Das Trainingssystem 24 und
das Echtzeiterkennungssystem 23 liefern zu jedem einlaufenden
Bild des Bildgewinnungssystems 25 ein Klassifikationsergebnis.
Nach dem Merkmalsvergleich im Echtzeiterkennungssystem 23 werden
fehlerhafte Zellen 11 von der weiteren Verarbeitung ausgeschlossen.
Im Echtzeiterkennungssystem 23 werden
die Objektmerkmale der photovoltaischen Erzeugnisse Impedanz, Leistung,
Leerlaufspannung, und Kurzschlussstrom verarbeitet.
Die Eingangsdaten dieser Objektmerkmale
werden mit variablen Wichtungsfaktoren multipliziert und in einer
Matrix abgebildet.
Die Klassenzuordnung der Objekte
erfolgt in der Echtzeiterkennungsphase nach Bewertung und Vergleich
mit Merkmalswerten der Trainingsphase. In der Trainingsphase erfolgt
die Optimierung durch Lernen.
Die Zellen 11 und Strings 14 werden
so zusammengestellt, dass die Zweige 17 eines Moduls 16 – unter
Berücksichtigung
der Bestrahlungsstärke,
Temperatur, Leistung, Impedanzen und Kurzschlussströme sowie
deren Klassenweiten – gleiche
Leerlaufspannungen [UA ± ΔUA]
haben.
Die Impedanzen der Zellen 1,
der kontaktierten Zellen 11 und der Strings 14 werden
ohne Bestrahlung ermittelt. Sie können auch als effektiver Serienwiderstand
aus der niederfrequenten Flanke der Filterkurve ermittelt werden.
Die Leerlaufspannungen und Kurzschlussströme werden
mit Hilfe der Strahlungsquellen 5, 12 und 21 in
den Prüfanordnungen
für Zellen 28,
für kontaktierte
Zellen 29, für
Strings 30 und Module 31 ermittelt.
Die Strahlungsquellen 5, 12 und 21 verursachen
am Messobjekt identische Bestrahlungsstärken und spektrale Strahlungsverteilungen.
Die in der Prüfanordnung 29 ermittelten
Wirkanteile der Impedanzen RZK der kontaktierten
Zellen 11 werden nach der Kontaktierung mit den in der
Prüfanordnung 28 ermittelten
Wirkanteilen der Impedanzen Rz der Zellen 1 im
Prozessrechner 6 verglichen.
Die Prozessparameter Zeit, Temperatur
und Druck der Kontaktierungseinrichtung 7 werden bei unzulässigen Abweichungen
der Wirkanteile der Impedanzen RzK ± ΔRzK von den Werten der nicht kontaktierten Zelle
Rz ± ΔRz neu berechnet und korrigiert.
Beim Kontaktieren soll die prozessbedingte Änderung
der Zellenimpedanz minimale Werte annehmen. Zellen 11 mit
zu niedrigem Wirkanteil der Impedanz RzK < RzKmin haben einen wesentlichen Fehler
in der Kristallstruktur, im Dotierungsprofil oder in der Kontaktstruktur.
Sie werden von der weiteren Verarbeitung ausgeschlossen.
Vorzugsweise werden die Zellen 11 vor
der Ablage in einem Zellenmagazin 13 und der Verarbeitung zu
Strings 14 einer optischen Kontrolle unterzogen.
Die Zellen mit optischen Fehlermerkmalen
werden von der weiteren Verarbeitung ausgeschlossen.
Die kontaktierten Zellen 11,
die keine Fehlermerkmale haben, werden nach den bewerteten Messwerten
von Leerlaufspannung, Impedanz und Kurzschlussstrom klassifiziert
und in Zellenmagazinen 13 abgelegt.
Die als geeignet klassifizierten
Zellen 11 werden im Prozessrechner 6 in Legeplänen zu Strings 14 zusammengestellt,
dem Stringer 22 und anschließend der Prüfanordnung für Strings 30 zugeführt.
In der Prüfanordnung für Strings 30 werden
Teilstrings und die gesamten Strings 14 geprüft.
Die Impedanzen der Teilstrings und
Strings 14 werden ohne Bestrahlung ermittelt. Die Leerlaufspannungen
und Kurzschlussströme
der Strings und Teilstrings werden bei Bestrahlung mit den Strahlungsquellen 21 in
der Prüfanordnung
für Strings 30 gemessen. ' Die in der Prüfanordnung 30 ermittelten
Impedanzen der Strings 14 werden nach der Kontaktierung
mit den in der Prüfanordnung 29 ermittelten
Impedanzen der Zellen des betreffenden Strings verglichen. ZS ± ΔZS = Σ ZZK ± (n·ΔZZK
2)1/2 Die
Prozessparameter Zeit, Temperatur und Druck des Stringers 22 werden
bei Überschreitung
der zugelassenen prozessbedingten Abweichungen der Wirkanteile der
Stringimpedanz von der Summe der Wirkanteile der Zellenimpedanzen
neu berechnet und korrigiert.
Die Strings 14 werden nach
den Kennwerten Leerlaufspannung, Impedanz, und Kurzschlussstrom klassifiziert
und in Legeplänen
der Zweige 17 für
Module 16 zusammengestellt.
Die so gelegten Module 16 werden
in der Prüfanordnung
für Module 31 geprüft.
Die Module 16 werden im
Laminator 32 und der Endfertigung 33 fertiggestellt
und anschließend
der Prüfanordnung
für die
Erzeugnisse 34 zugeführt.
Die Merkmalswerte der Erzeugnisprüfung werden
im Prozessrechner mit den erwarteten Merkmalswerten verglichen.
Bei größeren Abweichungen der Merkmalswerte
voneinander und den zugelassenen Merkmalswerten der Erzeugnisse
erfolgt eine Korrektur der Mittelwerte, Klassengrenzen und Legepläne.
5 zeigt
schematisch den Datenfluss im Klassifizierungs- und Sortier-Verfahren
für Zellen
und Strings. Im Prozessrechner 6 werden für die Merkmalswerte
der Erzeugnisspezifikation die erforderlichen Merkmalswerte der
Zweige 17, der Strings 14 und der Zellen 11 errechnet.
Für
jeden dieser Merkmalswerte werden die Mittelwerte, die Standardabweichungen
sowie die oberen und unteren Grenzwerte der Klassen im Trainingsprozess
ermittelt.
Im Prozessrechner 6 werden
die auf Standardbedingungen bezogenen und bewerteten Zellenmesswerte
von Impedanz, Spannung und Strom der Prüfanordnung für kontaktierte
Zellen 29 verarbeitet und die Zellen 11 klassifiziert.
Die Zellen 11 werden nach Spannungsklassen in den Zellenmagazinen 13 abgelegt.
Die zulässigen
oberen und unteren Grenzwerte der Impedanz und des Stromes der Zellen 11 jeder
Spannungsklasse wurde im Trainingsprozess ermittelt.
Auf der Basis des Vorrates an Zellen 11 in
den Zellenmagazinen 13 und der Anforderungen an das Erzeugnis
werden vom Prozessrechner 6 Legepläne für Module 16 sowie
deren Zweige 17 und Strings 14 erstellt.
Im Prozessrechner 6 werden
die auf Standardbedingungen bezogenen und bewerteten Stringmesswerte
von Impedanz, Spannung und Strom der Prüfanordnung für Strings 30 verarbeitet
und die Strings 14 klassifiziert. Die Strings 14 werden
nach Spannungsklassen zu Zweigen gleicher Spannung zusammengestellt,
abgelegt oder zu Modulen 16 gelegt. Die zulässigen oberen
und unteren Grenzwerte der Impedanz und des Stromes der Strings 14 jeder
Spannungsklasse wurde im Trainingsprozess ermittelt.
Durch die Messung der Kennwerte von
Stringteilen, zum Beispiel halber Strings, und deren Vergleich mit
den betreffenden Stringkennwerten können Mängel verringert werden.
Im Prozessrechner 6 werden
die mit der Prüfanordnung
für Erzeugnisse 34 ermittelten
Kennwerte mit den im Klassifizierungsprozess verwendeten Kennwerten
verglichen und bei Abweichungen die Mittelwerte und Grenzwerte der
Klassen korrigiert.
6 zeigt
das Schema der Messanordnung. Das Messobjekt 35 kann eine
Zelle 1, 11, ein String 14 oder ein Modul 16 sein.
Die Tastköpfe 4, 10, 18, 19 und 20 sind
baugleich. Sie haben einen koaxialen oder streifenleitungsförmigen Aufbau.
Mit einem streifenleitungsförmigen
Aufbau wird eine geringe Bauhöhe
erreicht.
Der Kontaktstift 36 des
Innenleiters 37 des Tastkopfes 19 bildet einen
Kontakt für
die Strommessung, die Spannungsmessung und die Impedanzmessung.
Der Massekontakt 38 ist mit den Massekontakten der anderen
Anordnungen verbunden. Außerdem
ist in unmittelbarer Nähe
des Tastkopfes 19 ein Temperatursensor 39 angebracht,
der Bestandteil des Tastkopfes 19 sein kann.
Der Tastkopf ist über den Analog/Digital-Wandler 40 mit
dem Prozessrechner 6 verbunden. Die Merkmalswerte von Kurzschlussstrom
und Leerlaufspannung müssen
gegebenenfalls durch einen Schalter 41 und Vorschaltelemente 42 an
die Eingangs-Grenzwerte des A/D-Wandlers 40 angepasst werden.
Der Prozessrechner 6 steuert
den Betrieb des Bildgewinnungssystems 25 mit der Kamera 26,
das über
dem Messobjekt 35 angeordnet ist. Außerdem steuert er den Betrieb
der Strahlungsquellen 5, 12 oder 21,
den Funktionsgenerator 43 und den Messablauf.
Der Tastkopf 19 ist über einen
Zirkulator 44 (oder eine Richtungsleitung oder ein T-Stück) und
eine Gleichstromtrennung 45 mit dem wobbelbaren Funktionsgenerator 43,
dem A/D-Wandler 40 und dem Prozessrechner 6 verbunden.
Die Ergebnisse des Prozessrechners 6 werden
von der Datenausgabe zur Prozesssteuerung 46 an die entsprechenden
Anordnungen zur Steuerung geleitet.
7 zeigt
das Schema des Tastkopfes.
Die Draufsicht 7a zeigt einen Ausschnitt aus einem Messobjekt 35. Über dem
Kontaktbändchen 9 liegt
die Anordnung des Tastkopfes 19 mit dem Temperatursensor 39 und
dem Kontaktstift 36 des Innenleiters 37 auf dem
Isolator 51.
Die Seitenansicht 7b zeigt einen streifenleitungsförmig aufgebauten
Tastkopf 19 mit dem Temperatursensor 39 und seinem
Anschluss 47, den Massekontakt 38, den federnd
gelagerten Kontaktstift 36 des Innenleiters 37 auf
dem Isolator 51, die Tastkopfführung 48, den Kabelanschluss 49 und
das Kabel 50. Zur Vermeidung von Schattenbildung ist die
Bauhöhe
von Tastkopf 19 kleiner als die Breite der Kontaktfähnchen 9.
