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智慧機械打進太陽能產業 首個國產智慧即時全檢設備上工

國研院儀科中心攜手上銀科技與上銀光電開發智慧檢測設備。李建樑

台灣推動智慧機械發展再迎接新的里程碑,由國研院儀科中心攜手上銀科技與上銀光電,以3方整合光機電技術開發建置全台首個針對太陽能板產線的智慧即時全檢設備。此技術運用國產設備,改善過去檢測設備長期被歐美寡佔的局面,而自去年正式導入上銀光電以來,除了大幅提升檢測效率以外,據悉也因此讓產品良率提升至99.2%,超越全球平均門檻。

在大型薄膜太陽能電池製程上,傳統上多以人工抽檢方式進行局部品檢,光是1片板材就需要約30分鐘的檢查時間,但這種檢測方式已不符合現今大型太陽能板的量產需求。為確保良率品質,以品檢程序來說,最理想的方式理應為透過自動化達到全檢,不過可惜的是,台灣在CIGS薄膜太陽能電池的研究起步較晚,導致生產及檢測設備長期以來被歐美日寡佔。

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上銀光電導入全台首個針對CIGS薄膜太陽能板製程的即時檢測設備。國研院

太陽能電池依技術不同,又可分為矽晶與薄膜兩大類,其中矽晶是目前市場主流,而薄膜則採取鍍膜方式,製造過程中可節省能源及大量原材料,可做為攜帶式產品供電來源。在薄膜式太陽能電池中,硒化銅銦鎵(CIGS)型態則因具有相當高的光電轉換效率與成本優勢,被看好是太陽能電池主要發展趨勢,而上銀光電就是國內目前擁有此製程自主開發技術的廠商之一。

不過受限於台灣對CIGS薄膜太陽能電池的研究起步較晚,目前生產及檢測設備大多被外廠寡佔,雖然自動光學檢測設備(AOI)在各產業應用已行之有年,但國內目前卻尚未有CIGS薄膜太陽能板製程的光學檢測設備,這也讓擅長光電技術整合的儀科中心看到市場未被滿足的痛點,遂攜手上銀科技與上銀光電共同開發出,全台首個針對CIGS薄膜太陽能板的即時檢測設備。

該檢測設備主要透過全自動化的檢測流程提升品檢效率,平均1分鐘內即可完成1片板材檢測。上銀光電總經理林明堯解釋,CIGS薄膜太陽能電板在製程中須對太陽能板材進行3道劃線製作程序,包括雷射劃線與機械劃線,在此過程中可能會出現線寬與線距變異、扭曲,或深度不足,或過深造成崩裂現象,每個細節都會影響最終品質。

林明堯說,產品的品質雖取決於生產及設計,但若沒有品管把關,就會造成很多不良品。但上銀光電先前採取人工抽檢,平均1片需要耗時30分鐘,不僅拉低整體製程效率,也影響生產節奏。為了改善過去耗時的品檢流程,此智慧即時檢測設備在整合光學取像技術與高速運算儲存系統下,能夠在1分鐘內完成每片太陽能板的檢測作業,從耗時的離線抽檢轉為線上全檢,而除了提升檢測效率外,最重要的是後續還可將檢測結果自動連結電腦與資料庫,進而回饋到製程的調整。

據了解,此次檢測設備的開發過程中也結合3方專長,包括國研院針對太陽能板大面積及材質屬性,開發「陣列式光學取向系統」,在短短20秒內就能完成1片長122公分、寬62公分的大型太陽能板的影像擷取,背後再經由高速運算系統並結合AI演算法,在40秒內針對每片高達300億畫素的影像資料進行瑕疵分析。而傳動大廠上銀科技則是開發檢測流程所需的移載平台,以及透過機器手臂完成板材上下料。

上銀光電表示,自去年初智慧即時檢測設備正式上線以來,除了檢測效率的大幅提升,林明堯指出,目前全球CIGS製程良率大約在75%~80%,而現今上銀良率已可達到99.2%,對良率的提升也有相當顯著的效益。

而藉由此次國產技術的合作,也讓台灣智慧機械發展再度邁向新的里程碑,國科院也表示,未來不排除循此模式,藉由策略聯盟與技術互補等多元合作,未來該系統也可應用至類似的產線或產品檢測,例如玻璃基板、印刷電路板、半導體晶片甚至紡織皮革等。

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