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Success Story, No 5/2011 / GER Oktober 2011

Erneuerbare Energien sind in aller Munde. Sie werden im Energiemix der Zukunft einen wachsenden Anteil einneh-men. Unter diesen erneuerbaren Energien gewinnt ne-ben Wind und Wasser die Photovoltaik (PV) zunehmend an Bedeutung. Zur weiteren Verbreitung von Photovol-taik trägt eine Kostensenkung auf Seiten der PV-Module massgeblich bei. Sie ist auf steigende Stückzahlen und laufend verbesserte Fertigungstechniken zurückzufüh-ren. Einer der vielen Schritte bei der Herstellung von PV-Modulen ist das Trocknen der Silizium-Wafer nach dem Reinigen. Hier konnte bei Fertigungslinien des Nor-wegischen Sondermaschinenbauers Tronrud Enginee-ring die Trocknungszeit dank des Einsatzes von Leister-Lufterhitzern verringert werden. Dadurch konnte bei der Herstellung der PV-Module auch die Gesamtzykluszeit erheblich verkürzt werden.

Photovoltaik als WachstumsmotorBeim Norwegischen Maschinen- und Anlagenbauer Tronrud Engineering kommen Lufterhitzer der LHS-Produktelinie von

Waferproduktion für die Photovoltaik mit Leister.

Heissluft fördert Solarstrom.Leister für sensible Trocknungsprozesse in der Waferverar-beitung zum Ein-satz. Tronrud ist einer der grössten Son-dermaschinenbauer in Skandinavien. Spezialisiert ist man unter anderem auf komplette Fertigungslinien für die Her-stellung von Silizium-Wafern. Dieses Geschäftsfeld wuchs in den letzten Jahren überdurchschnittlich, getrieben durch die gestiegene Nach-frage am Photovoltaik-Markt. Tronrud Engineering hat sich zu einem der führenden Zulieferer der weltweit grössten Waferhersteller entwickelt. Die Norweger bieten für die PV-Industrie eine breite Palette von flexiblen Produktionsmodulen für verschiedene Prozesse. Diese Mo-dule können zu vollständig automatisierten Produktionslini-en kombiniert oder je nach Anforderungen auch autonom (stand-alone) betrieben werden.Ein Beispiel für eine automatisierte Fertigungslinie zeigt das erste Bild, die „Wafer Inspection Line WIL“. Sie führt alle Schritte vom gesägten Block bis zum verpackten Wafer sorgfältig durch. So erreicht sie eine Verfügbarkeit von mehr als 95 % sowie eine Bruchrate von unter 0.5 %. – Und das bei einer Zykluszeit von einer Sekunde pro Wafer!

Tronrud-Produktionsline vom Typ WIL für die Photovoltaik-Industrie. (Bild: Tronrud)

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Heizleistungen von 550 Watt bis 32 Kilowatt abgedeckt. Die LHS-Linie gibt es in allen Leistungsklassen in den Typen CLASSIC, PREMIUM und SYSTEM. Sie unterscheiden sich vor allem hinsichtlich ihrer Ansteuerbarkeit. Für die hohen Anforderungen an Temperaturkonstanz, wie sie von Tronrud für die PV-Industrie gefordert wird, bietet sich ein Gerät vom Typ LHS SYSTEM an. Dieses lässt sich über eine Fernsteuer-Schnittstelle mittels einer externen SPS ansteuern. So kann der Lufterhitzer einfach in einen geschlossenen Regelkreis integriert werden. Für das beschriebene Tronrud-Trock-nungsmodul wird im Tunnel bei entsprechender Durchströ-mung eine Lufttemperatur von 100°C gefordert. Dafür wurde ein Leister-Lufterhitzer vom Typ LHS System 60S mit einer Heizleistung von sechs Kilowatt eingesetzt. Damit erreicht die Anlage einen maximalen Vorschub von 14 m/min. Dies entspricht mehr als 3000 Wafern pro Stunde, respektive einer Taktzeit von wenig mehr als einer Sekunde pro Wafer.

Verfügbarkeit gewährleistetNicht nur die genannten Vorteile wie das breite Leistungs-spektrum und die einfache Ansteuerbarkeit der LHS-Luft-erhitzer überzeugten die Ingenieure von Tronrud. Die guten Erfahrungen, die der Anlagenbauer in den letzten Jahren weltweit mit Leister-Geräten machen konnte, dokumentieren

Heissluft als Beschleuniger Diese beeindruckenden Werte können auch dank der ein-gesetzten Trocknungstechnologie erreicht werden. Nach der obligatorischen Feinwäsche der einzelnen Wafer wird in einem Trocknungstunnel die Feuchtigkeit restlos entfernt. Für die darauf folgenden Prozesse muss der Wafer absolut sauber und trocken sein. Zunächst wird vor dem Tunnel ein Teil des Waschwassers mit Hilfe eines scharfen Luftstrahls – auch Air-Knife genannt – weggeblasen. Um Beschädigun-gen des spröden Materials zu vermeiden ist es wichtig, dass die nur 120 µm dünnen Wafer beidseitig gleichmässig angeblasen werden. Im Tunnel selbst wird anschliessend heisse Luft eingeblasen. So verdunstet der verbliebene dünne Wasserfilm vollständig. Ein stetiger Luftaustausch im Tunnel ist für einen schnellen Trocknungsprozess unabdingbar. Da die Lufttemperatur für einen reproduzierbaren Prozess von entscheidender Bedeutung ist, wird sie im Tunnel über eine Thermosonde erfasst. Mittels einer PID-Regelung wird die Heizleistung des Lufterhitzers kontinuierlich angepasst.

Breites LeistungsspektrumFür solch anspruchsvolle Aufgaben sind die Lufterhitzer der LHS-Line von Leister perfekt geeignet. Mit den verschie-denen Typen der LHS-Linie (Leister Heat Sources) werden

Ein Lufterhitzer LHS 60S von Leister versorgt das Trocknungsmodul mit der nötigen Wärme bei ausreichendem Luftdurchsatz. (Bild: Tronrud)

Success Story, No 5/2011 / GER

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Maschinenbauer: Tronrud Engineering SA, Norwegen, www.tronrud.no

Gerätelieferant: Leister Process Technologies, Schweiz, www.leister.com

Verkaufs- und Service-Partner: Inter-Supply, Norwegen, www.inter-supply.no

Autor: Oliver Hinz, Business Development Manager, Leister

Fotos: Tronrud / Leister

den hohen Qualitätsstandard der Produkte des Schweizer Traditionsunternehmens. Leister verfügt über ein dichtes Netz von Verkaufs- und Service-Stellen. Der weltweite Service ist für die Norweger essentiell. Damit können sie die hohe Verfügbarkeit ihrer Anlagen und Fertigungslinien jederzeit gewährleisten.

Noch effizienterNeben Lufterhitzern, Gebläsen und Heissluftgebläsen hat Leister seit Kurzem auch sogenannte Heissluftstrahler im Angebot. AIR RADIATION HEATER lassen sich autonom als Infrarot-Strahler betreiben, sind aber auch speziell für die Kombination von Strahlung mit Heissluft ausgelegt. Diese Kombination ermöglicht einen noch effizienteren und scho-nenderen Trocknungsprozess. Der Strahler erwärmt das

Durch die von Leister erstmals angebotene Kombination des AIR RADIATION HEATERS mit Heissluft kann der Trocknungsprozess weiter beschleunigt werden. (Bild: LHS 40S und AIR RADIATION HEATER)

Material homogen, so dass der Flüssigkeitsfilm verdunstet. Der warme Luftstrom unterstützt das Verdunsten und trans-portiert die Feuchtigkeit mit dem Luftstrom aus dem Bear-beitungsraum. Erste Versuche zum Trocknen von PV-Wafern brachten vielversprechende Ergebnisse.

Optimale AussichtenDer Photovoltaik gehört die Zukunft, keine Frage. – Vor allem wenn es gelingt, die Produktionskosten durch hohe Stück-zahlen und kurze Taktzeiten niedrig zu halten. Und auch, wenn dabei Qualität und Zuverlässigkeit weiterhin garantiert werden können. Leister unterstützt mit dem Einsatz seiner Lufterhitzer und Heissluftstrahler diese optimalen Aussichten für eine prosperierende Zukunft der Photovoltaik-Industrie.

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