KMU-innovativ Entwicklung eines Laborroboters für die Hochdurchsatzoptimierung gedruckter Solarmodule (Optirob)

Motivation
Unter gedruckter Photovoltaik versteht man Solarmodule, die mittels Druckverfahren oder durch die Kombination von Beschichtung und Laserstrukturierung hergestellt werden. Diese Module sind ultradünn, extrem leicht, unzerbrechlich und flexibel, erreichen allerdings noch nicht die Effizienz von Silizium-Solarzellen. Ihre Weiterentwicklung im Forschungskontext erfolgt meist noch in aufwändiger Handarbeit im Labor. Es existieren zwar Roboter für die Beschichtung, alle nachfolgenden Bearbeitungsschritte müssen aber bisher manuell ausgeführt werden. Eine vollständige Automatisierung dieser Prozesse würde die Entwicklung verbesserter Solarprodukte um ein Vielfaches beschleunigen.

Ziele und Vorgehen
Ziel des KMU-innovativ Projekts Optirob ist die Entwicklung eines kostengünstigen Beschichtungsroboters mit integrierter Laser-Strukturierungseinheit für die vollautomatische Hochdurchsatz-Optimierung gedruckter Solarmodule im Labormaßstab. Dazu wird eine Roboterplattform so weiterentwickelt, dass sie alle Beschichtungs- und Laserstrukturierungsprozesse mit der erforderlichen Präzision von 20 µm durchführen sowie die resultierenden Solarmodule optisch und elektrisch vermessen kann. Durch die Programmierung einer KI-unterstützten Steuerung wird der Roboter in die Lage versetzt, anhand der Messdaten selbst zu entscheiden, welche Variationen der Prozessparameter zu den effizientesten Solarzellen führen.

Innovationen und Perspektiven
Mit Hilfe der in diesem Projekt entwickelten Roboterplattform wird sich die Optimierung sowohl organischer als auch auf der Kristallstruktur von Perowskiten basierender gedruckter Solarmodule bei moderaten Investitionskosten um mindestens den Faktor zehn beschleunigen lassen. Das Projektergebnis wird, ggf. nach geringen Modifikationen, auch in der Forschung und Entwicklung anderer Bauteile der gedruckten Elektronik, wie Displays, Batterien und Brennstoffzellen, einsetzbar sein.

• Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
• Sciprios GmbH