Veredelung & Siebdruck

Sanfter Siebdruck auf Solarzellen

Dienstag 13. Februar 2007 - Thieme und Schiller realisieren neuartiges Anlagenkonzept für die Bedruckung von Silizium-Wafern

Ein namhafter US-Photovoltaik-Hersteller beauftragte die baden-württembergischen Unternehmen Thieme GmbH & Co. KG und Sieghard Schiller GmbH & Co. KG mit der Entwicklung einer Siebdrucklinie, welche die Bedruckung von gezogenen Silizium-Wafern mit hohem Durchsatz und minimaler Bruchrate ermöglichen sollte. Die seit Juli 2006 im Produktionsbetrieb laufende Pilotanlage hat die Erwartungen an die Ausbringung („Yield“) voll erfüllt, sodass jetzt weitere Siebdrucklinien desselben Typs in Auftrag gegeben wurden. Die Auslieferung der neuen Maschinen erfolgt in Kürze.

Aus Silizium-Rohwafern entstehen nach Durchlaufen von mehreren chemischen und physikalischen Prozessschritten Solarzellen, die dann zu Photovoltaik-Modulen weiterverarbeitet werden und schließlich in Photovoltaik-Anlagen ihren Beitrag zur Stromgewinnung aus Sonnenenergie leisten.

Sowohl die Rohwafer als auch die prozessierten Wafer haben die Eigenschaft, sehr spröde und damit extrem bruchempfindlich zu sein. Diese Eigenschaften stellen höchste Anforderungen an den Siebdruckprozess und an das automatische Handling innerhalb der Anlage. In einem ersten Schritt war daher zu klären, wie das Siebdruckverfahren die gesetzten Ziele hinsichtlich Druckqualität, Geschwindigkeit (Durchsatz) und Bruchrate am besten erfüllen konnte.

Die Suche nach der besten Methode
Die Siebdruckspezialisten von Thieme ermittelten in mehreren Versuchsreihen, die auf den Maschinen des firmeneigenen Technikums durchgeführt wurden, die für die Bedruckung gezogener Wafer am besten geeignete Methode und die dazu erforderlichen Systemparameter. Die so bedruckten Wafer wurden daraufhin von den Fachleuten des Auftraggebers intensiven Tests unterzogen, die die Eignung und hohe Qualität des Siebdruckverfahrens bestätigten.

Auf dieser Basis entwickelten die Thieme-Ingenieure ein sehr zuverlässiges Siebdruckmodul, das eine kontinuierlich hohe Druckqualität bei minimaler Bruchrate und minimalen Rüst- und Wartungszeiten sicherstellt. Automatische Systeme zur Versorgung der Druckwerke mit Paste und zur Reinigung und Befeuchtung des Ducksiebs gewährleisten eine lange Autonomiezeit.

Vom Druckverfahren zur kompletten Drucklinie
Die Automatisierungsspezialisten von Schiller entwickelten die Handhabungs- und Automatisierungssysteme zur Be- und Entladung der Druckstationen sowie die Bildauswertungssysteme zur Überwachung der Druckqualität. Schiller zeichnete ebenfalls verantwortlich für die Gesamtintegration der kompletten Metallisierungslinie, bestehend aus Materialzuführung, Siebdruckstationen, Trocknern, Einbrennofen, Pufferstation, Kantenisolierung, Zelltester und Zellsorter. Um die Bedienung der Gesamtanlage so einfach wie möglich und mit minimalem Personalaufwand leisten zu können, wurden die Bedienoberflächen von Siebdrucklinie, Qualitätssicherungseinrichtungen und Automatisierung in einer Mensch-Maschine-Schnittstelle zusammengefasst. Die Anlage verfügt über einen Fernwartungsanschluss, sodass die Experten von Thieme und Schiller den Maschinenführer schnell und effektiv unterstützen können.

Eine rundum überzeugende Lösung
Das binnen weniger Monate entstandene Anlagenkonzept hat die Erwartungen des Auftraggebers voll und ganz erfüllt. Durch die Kombination des Siebdruck-Fachwissens von Thieme und des Automatisierungs-Know-hows von Schiller ist eine Siebdrucklinie für eine sehr anspruchsvolle Anwendung entstanden, welche die Leistungsfähigkeit und Vielseitigkeit des industriellen Siebdrucks eindrucksvoll demonstriert.