Производство высокотехнологичных фотоэлементов и солнечных батарей требует множество сложных технологических операций и материалов. Соответственно, высок объем данных, генерируемых в процессе производства. Это прекрасная возможность для дальнейшего развития и оптимизации производства, говорят пять научных институтов из Баден-Вюртемберга: они работают вместе в исследовательском проекте «Самообучающаяся фабрика по производству фотоэлектрической продукции», или сокращенно SelFab. Исследователи ожидают, что цели, поставленные перед проектом, могут быть достигнуты уже к концу проекта в июле 2021 года.
В работе SelFab принимают участие Институт производственной инженерии и автоматизации имени Фраунгофера IPA, Институт солнечно-энергетических систем имени Фраунгофера ISE, Международный исследовательский центр солнечной энергии в Констанце (ISC Konstanz e.V.), Институт фотоэлектрических систем Штутгартского университета (ipv) и Центр исследований солнечной энергии и водорода Баден-Вюртемберг (ZSW). Проект сопровождается открытым отраслевым консультативным советом. Министерство экономики и труда в Баден-Вюртемберге финансирует проект на сумму около двух миллионов евро в рамках земельной стратегии по диджитализации производства.
«Сотрудничество в области автоматизации производства и исследований в области кремния и тонкопленочных фотоэлементов типа CIGS создает синергию в разработке базовых принципов самообучения солнечной фабрики, которые расширяют диапазон применения результатов проекта и могут быть применены к широкому спектру солнечных технологий», — говорит Мартин Касперчик, координатор проекта из IPA Фраунгофера.
В рамках этого проекта партнеры создали цифровую основу линии по производству фотоэлементов и солнечных батарей. Для цифрового близнеца они оцифровали все соответствующие производственные процессы и заготовки солнечной фабрики с помощью типовых моделей. В дальнейшем это позволит увеличить диапазон возможных применений и возможное количество компаний, использующих продукцию. Цифровые изображения, называемые административной оболочкой, предоставляют данные и их значение через общие коммуникационные интерфейсы. Кроме того, партнеры разработали для этой цели подходящие методы машинного обучения.
По словам исследователей, преимущество этого подхода заключается в том, что заводские данные можно анализировать непрерывно и в режиме реального времени с использованием искусственного интеллекта. С помощью исчерпывающей информации можно оптимизировать производственные процессы и продукцию. Об этом свидетельствует начальный опыт, полученный в результате анализа данных и их корреляция, например, с эффективностью фотоэлементов. Это особенно важно в областях, требующих интенсивных научных исследований и разработок, поскольку технологические достижения могут быть быстрее и эффективнее перенесены в производство.
Знания, полученные в ходе проекта, позволят инженерам-механикам и предприятиям по производству фотоэлементов и солнечных батарей интегрировать свое оборудование в будущие интеллектуальные предприятия в рамках Индустрии 4.0 или предложить такие предприятия под ключ. По мнению партнеров по проекту, результаты проекта могут быть использованы и за пределами фотовольтаики в других отраслях промышленности.
Солнечная промышленность проявляет большой интерес к использованию искусственного интеллекта. «Фабрики самообучения предоставляют нашим инженерам новые, инновационные инструменты, которые позволяют нам экономить время и средства при разработке тонкоплёночных солнечных батарей типа CIGS», — объясняет Кей Оргасса, технический директор NICE Solar Energy из Швебиш-Халля. Компания производит тонкопленочные солнечные батареи на основе меди, индия, галлия и селена (CIGS). У производителей кремниевых солнечных батарей также есть потребность в результатах проекта: «Сотрудничество с консорциумом SelFab уже принесло интересные результаты, которые будут способствовать дальнейшему развитию нашего производства фотоэлементов», — говорит Бернхард Клётер, старший менеджер по исследованиям и разработкам Hanwha Q-Cells.
Источник: https://www.pv-magazine.de/2020/12/22/forschungsinstitute-wollen-kuenstliche-intelligenz-in-der-photovoltaik-fertigung-einsetzen/