S-PAC - Sächsisches Photovoltaik-Automatisierungscluster - Chemnitz/Dresden (2011-2014)

Der Wachstumskern

„We automate the PV world“: Unter diesem Motto agiert das Sächsische Photovoltaik-Automatisierungscluster (S-PAC) – ein Bündnis aus sechs Industriepartnern und vier Forschungseinrichtungen der Region um Chemnitz und Dresden – als Innovativer regionaler Wachstumskern.

S-PAC möchte ein durchgängiges Leistungsspektrum für die Automatisierung der Herstellung von Photovoltaik (PV)-Produkten entwickeln und sich bis zum Jahr 2020 unter den weltweit führenden Automatisierungsanbietern für PV-Fabriken etablieren.

Die Geschäftsfelder der Bündnispartner reichen von der Planung und Projektierung über den Maschinenbau, die Automatisierungstechnik und Produktionssteuerung bis hin zu Service und Instandhaltung. Im Wachstumskern treffen langjährige Erfahrungen der beteiligten Maschinenbauer aus Automatisierungsprojekten in der Automobilindustrie – deren hohe Anforderungen an die Exzellenz der Produktionstechnik den Maßstab für die PV-Fabriken der Zukunft bilden – auf die Kompetenz der bereits heute im Bereich der Photovoltaik tätigen Unternehmen und Institute.

Mit der geplanten systematischen Neu- und Weiterentwicklung von ressourcenschonenden Kompaktanlagen, Automatisierungslösungen und Dienstleistungen für die Herstellung der neuesten und zukünftigen Generationen von PV-Produkten werden die technologischen Voraussetzungen zum Aufbau der Kompetenzführerschaft im Ausrüstungsgeschäft einer der wichtigsten Zukunftstechnologien geschaffen.

Mit der Überführung der Entwicklungsergebnisse in serienreife Produktionstechnik und deren erfolgreicher Vermarktung unterstreicht das Sächsische PV-Automatisierungscluster die Bedeutung der Region um Chemnitz–Dresden als Zentrum der Automatisierungstechnik und damit verbundener Dienstleistungen.

Die Ziele

Ziel des Wachstumskerns ist die Entwicklung eines durchgängigen Leistungsspektrums für die Automatisierung der Herstellung von PV-Produkten über die gesamte Wertschöpfungskette – von der Planung über Anlagenbau und -automatisierung über Produktionssteuerung bis zu Service und Instandhaltung – mit maximalem Kundennutzen.

Technologiestufenübergreifendes Anliegen ist die Schaffung einer einheitlichen Planungsmethodik für PV-Fabriken, durch die Planungszeit und -kosten verringert werden und gleichzeitig die Planungssicherheit erhöht wird. Dazu werden standardisierte Planungswerkzeuge geschaffen, unterstützt durch eine einheitliche Modell- und Simulationsumgebung zur Optimierung und Validierung von Konzepten und Entwicklungsergebnissen. Ziel sind modulare Facility-Konzepte mit hohem Standardisierungsgrad und minimalem Netto-Energieverbrauch.

Im Bereich der Wafer-Herstellung stehen Entwicklungen für schnelle und sichere Handlings-, Transport- und Puffermodule, die Markierung von Wafern für die Prozesssteuerung und Qualitätsüberwachung sowie Methoden zur Erhöhung der Wafer-Festigkeit im Fokus.

Ein Schwerpunkt im Bereich Zellfertigung ist die Schaffung von Verfahren und Einrichtungen für flexible und kompakte modulare Automatisierungslösungen zum Laserabtragen, Passivieren und Metallisieren mit inline-Messkonzepten zur kompletten Qualitätsüberwachung für siliziumbasierte Solarzellen der neuen Generation. Darüber hinaus sollen Handlingkonzepte für Solarzellen entwickelt werden, bei denen nur die Schwerkraft auf die Zelle wirkt. Ausgerichtet auf die aktuellen Bedarfe des Marktes entstehen neue Automatisierungskonzepte und -technologien für die Single-Tool-, Cluster- und Linienautomation zur Herstellung der neuesten und zukünftigen Solarzellen (ultradünn, Hetero-Junction, rückseitenkontaktiert) mit 100 MWp-Fabrikmodulen.

Im Bereich der Modulmontage besteht das Ziel in der Erarbeitung der Technologiekompetenz zur Montage der neuesten und zukünftigen Zellgenerationen und der Ausarbeitung neuer Fabrik- und Automatisierungskonzepte mit modularer ressourcenschonender Kompaktanlagentechnik für die neue Dimension der Modulproduktion mit 100 MWp-Fabrikmodulen.

Für die Herstellung von Dünnschicht-Solarmodulen entstehen innovative vollautomatische Hochleistungs-Prozessmodule zur Laserbearbeitung, Montage und Prüfung (Front-End bis Back-End). Mit einem modularen Plattformkonzept sollen veränderliche Dünnschichtmodulparameter, unterschiedliche Fertigungsverfahren und skalierbare Produktionsleistungen ermöglicht werden.

Wesentlicher Kundennutzen entsteht mit der technologiestufenübergreifenden Standardisierung der mechanischen, elektrischen, steuerungsseitigen und datentechnischen Schnittstellen und der Entwicklung eines über die Herstellungsstufen konsistenten Konzeptes zur durchgängigen Erfassung der Produkt-, Prozess- und Maschinendaten in einem einheitlichen MES-System. Aufbauend auf der erreichten Anlagenkonsistenz und -Kompatibilität entsteht eine einheitliche Service- und Instandhaltungs-Plattform.

Die Projekte

  • Verbundprojekt 1
    Übergreifende Systeme für PV-Fabriken und Schnittstellengestaltung
  • Verbundprojekt 2
    Flexible, automatisierte Handlings- und Transfersysteme für die Dünnwafer-Fertigung
  • Verbundprojekt 3
    Automatisierte modulare Kompaktanlage zum Laserabtragen an siliziumbasierten Solarzellen
  • Verbundprojekt 4
    Entwicklung neuer Automatisierungs- und Montagetechnologien für die Zellfertigung und Modulmontage der neuesten und zukünftigen Produktgeneration mit 100 MWp-Fabrik-Modulen
  • Verbundprojekt 5
    Prozesstechnik Modulherstellung Dünnschichtzellen
     

Die Partner

Am Wachstumskern S-PAC sind insgesamt zehn regionale Partner beteiligt, sechs Unternehmen und vier Forschungseinrichtungen:

  • AEP Energie-Consult GmbH Gera
  • AIS Automation Dresden GmbH
  • CSP Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik Halle
  • ITW Institut für innovative Technologien Chemnitz
  • IWS Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik Dresden
  • Roth & Rau - Ortner GmbH Dresden
  • SITEC Industrietechnologie GmbH Chemnitz
  • TU Chemnitz, IBF, Professur Fabrikplanung und -betrieb
  • USK Karl Utz Sondermaschinen GmbH Limbach-Oberfrohna
  • XENON Automatisierungstechnik GmbH Dresden

Kontakt

Dr. Thilo Richter
Leiter Entwicklung/Qualitätsmanagement
USK Karl Utz Sondermaschinen GmbH
An der Hopfendarre 11
09212 Limbach-Oberfrohna
Tel.: 03722-6082-170
Fax: 03722-6082-82
t.richter[at]usk-utz.de
www.usk-utz.de


Laufzeit: 01.02.2011-31.01.2014