得益于成熟技術(shù)與高成本效益比，太陽(yáng)能安裝量逐年高升、電價(jià)更是持續(xù)下跌，太陽(yáng)能技術(shù)正在成為世上數(shù)一數(shù)二高效能源。

而挪威科技工業(yè)研究院（SINTEF）的研究人員目前打算利用機(jī)器人來(lái)提高產(chǎn)品質(zhì)量，進(jìn)一步提升太陽(yáng)能應(yīng)用效率。

最佳化單晶硅制程一直以來(lái)都是 SINTEF 研究重點(diǎn)，目前研究員則將焦點(diǎn)放在檢測(cè)石英坩堝（quartz crucible）上。

該設(shè)備是單晶鑄造制程的重要耗材，為盛裝晶材并進(jìn)行加熱的容器，得承載材料重量、耐高溫，并在長(zhǎng)晶結(jié)束并降溫后，坩堝會(huì)破裂且必須要可輕易與硅棒分離；假如坩堝質(zhì)量不好，石英結(jié)晶片在加熱過(guò)程中會(huì)脫落，并黏著到單晶硅上從而降低成晶率。

SINTEF 太陽(yáng)能電池研究員 John Atle Bones 表示，原料越好、太陽(yáng)能電池效率就越高，這也可以同時(shí)減少太陽(yáng)能制造對(duì)環(huán)境影響，因此石英坩堝質(zhì)量居關(guān)鍵地位，然而目前坩堝質(zhì)量大多只有肉眼檢查擔(dān)保，局限性非常大。

因此研究員打算用機(jī)器人取代人工檢查，SINTEF 與挪威科技大學(xué)（NTNU）學(xué)生開(kāi)發(fā)搭載眾多光學(xué)檢測(cè)儀器的機(jī)器人，讓機(jī)器擁有超視覺(jué)和檢測(cè)特性。也由于石英坩堝由不同層次結(jié)構(gòu)組成、結(jié)合各種反射率和透明度，因此為檢測(cè)出坩堝故障和缺陷，得深入檢查、不能只靠肉眼。

Bones 表示，研發(fā)之初團(tuán)隊(duì)已仔細(xì)研究坩堝，確定坩堝質(zhì)量與單晶硅關(guān)系。為得知兩者關(guān)系，團(tuán)隊(duì)可說(shuō)是非常粗暴、采用破壞性方法，研究員把材料粉碎、研磨并溶解，不過(guò)之后的分析也讓團(tuán)隊(duì)確認(rèn)坩堝擁有多層性質(zhì)，并且與硅材質(zhì)量息息相關(guān)。

目前研究人員已經(jīng)成功讓機(jī)器人識(shí)別坩堝缺陷，SINTEF 新型機(jī)器人可快速且可精確掃描坩堝質(zhì)量與狀態(tài)，不讓質(zhì)量不佳的坩堝進(jìn)火爐。

不過(guò)打造什么都會(huì)的傳感器是個(gè)天方夜譚，因此他們結(jié)合一系列檢測(cè)儀器，讓儀器能夠相互溝通與串聯(lián)，Bones 指出，其中共焦式（confocal）白光傳感器是最重要的機(jī)器之一，其可響應(yīng)白光光譜中不同顏色和相對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)。

該機(jī)器也包括高解析數(shù)位 CCD 相機(jī)，可聚焦在非常細(xì)微的點(diǎn)上，只要再連接到機(jī)器視覺(jué)設(shè)備，系統(tǒng)就能夠識(shí)別材料的變化與缺陷。Bones 表示，研究目的是測(cè)量石英坩堝的曲率（curvature）和厚度。為了精確檢查每一點(diǎn)，機(jī)器人也設(shè)有多個(gè)距離傳感器，運(yùn)用軌道計(jì)算讓機(jī)器能連續(xù)校正檢測(cè)位置。

本文由集邦新能源網(wǎng)EnergyTrend原創(chuàng)，轉(zhuǎn)載請(qǐng)標(biāo)明出處。