Künstliche Intelligenz (KI) und Industrie 4.0 sind in der Industrie auf dem Vormarsch und bergen ein großes Potenzial auch in der Photovoltaik-Fertigung. In dem Forschungsprojekt «Selbstlernende Photovoltaik-Fabrik», kurz SelFab, arbeiten fünf Forschungsinstitute aus Baden-Württemberg zusammen mit der Industrie seit knapp zwei Jahren an intelligenten Produktionsanlagen für die Solarfabrik der Zukunft.
Pressedienst/Redaktion
Die Herstellung von Hightech-Solarzellen und -modulen erfordert viele komplexe Prozessschritte und Materialien. Entsprechend hoch ist deshalb auch das Datenaufkommen bei der Produktion. Eine vollumfängliche Aufarbeitung und Nutzung dieser Daten birgt ein enormes Potenzial für die Weiterentwicklung und Optimierung der Fertigung. Bislang werden die Möglichkeiten zur übergreifenden Datenverarbeitung und Selbstoptimierung von vernetzten Anlagen mit Algorithmen noch kaum genutzt. Das soll sich mit dem Forschungsprojekt «Selbstlernende Photovoltaik-Fabrik», kurz SelFab, ändern. Daran beteiligt sind die Forschungsinstitute Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, das International Solar Energy Research Center Konstanz (ISC Konstanz e.V.), das Institut für Photovoltaik der Universität Stuttgart (ipv) und das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW).
Solarfabrik im Zeitalter der Digitalisierung
Um der Solarfabrik der Zukunft näher zu kommen, haben die Partner des Forschungsvorhabens ein digitales Grundgerüst einer Produktionslinie für Solarzellen und -module erstellt. Für den digitalen Zwilling digitalisierten sie alle relevanten Fertigungsabläufe und Werkstücke einer Photovoltaik-Fabrik mit generischen Modellen. Das erhöht später die Anwendungsbreite und die mögliche Zahl der nutzenden Unternehmen. Der Nutzen des Vorgehens: Anlagen- und Fabrikdaten sind mit künstlicher Intelligenz fortlaufend und in Echtzeit analysierbar. Mit Hilfe der umfassenden Informationen können Herstellungsprozesse und Produkte tatsächlich optimiert werden. Das zeigen die ersten Erfahrungen aus den Datenanalysen und deren Korrelation etwa mit dem Solarzellwirkungsgrad.
Bedarf der Wirtschaft ist vorhanden
Das Interesse auf Seiten der Wirtschaft für ein solch fortentwickeltes Produktionswissen ist hoch. «Mit selbstlernenden Fabriken stehen unseren Ingenieuren neue, innovative Werkzeuge zur Verfügung, mit denen wir Zeit und Kosten bei der Entwicklung von CIGS-Dünnschichtmodulen einsparen können», erklärt Kay Orgassa, CTO von NICE Solar Energy aus Schwäbisch Hall. Auch Hersteller von Siliziumsolarzellen haben Bedarf: «Durch die Zusammenarbeit mit dem SelFab-Konsortium konnten bereits interessante Erkenntnisse gewonnen werden, die zur Weiterentwicklung unserer Solarzellenfertigung beitragen werden», sagt Bernhard Klöter, Senior Manager in der Forschung und Entwicklung der Hanwha Q CELLS GmbH aus Thalheim.