Une technologie optique innovante pour détecter les minuscules défauts des films à couches minces
La qualité et la durabilité peuvent être réduites par la présence de petits défauts dans les couches minces, par exemple le papier recouvert de polymères et le photovoltaïque souple et à bas coût. Ces défauts diminuent le rendement et augmentent les déchets, ce qui contrarie encore plus la compétitivité. L'exposition à la vapeur d'eau entraîne des courts-circuits dans ces modules solaires défectueux, et dégrade les papiers recouverts de couches-barrière de polymères. L'utilisation de systèmes en ligne de contrôle de la qualité améliore quelque peu les choses, mais souvent au prix d'un compromis entre la résolution et la rapidité. Dans le cadre du projet NANOMEND (Nanoscale defect detection, cleaning and repair for large area substrates), financé par l'UE, les chercheurs ont ainsi développé une technologie optique innovante permettant d'accélérer la détection, le nettoyage et la réparation des défauts à l'échelle micro- et nanométrique sans diminuer l'efficacité de la production. Ce nouvel instrument est un interféromètre à balayage qui peut effectuer des mesures tridimensionnelles sans mouvement mécanique de l'optique en faisant simplement varier la longueur d'onde de la source lumineuse dans une configuration interférométrique. L'analyse des mesures se fait ensuite en quelques secondes. Les défauts micro et nanométriques sont mesurés de manière efficace même dans un environnement parasité car les chercheurs ont intégré un système de compensation dans l'appareil. L'interféromètre à balayage de longueur d'onde peut être utilisée pour mesurer tant des surfaces lisses que structurées. Les partenaires du projet ont mis en place deux lignes de démonstration pour valider cette nouvelle technologie de détection, de nettoyage et de réparation. La première ligne a été développé sur un système d'emballage de denrées alimentaires pour allonger la durée de vie des produits alimentaires dans les emballages cartons et l'autre pour accroître l'efficacité et la durée de vie des panneaux photovoltaïques. Les chercheurs ont également exploré le potentiel d'une technologie de déposition de revêtements appelée déposition par couches atomiques (ALD, pour atomic layer deposition) dans la production des revêtements de barrière et pour évaluer les défauts des revêtements holographiques sur les panneaux photovoltaïques flexibles et l'emballage par papier couché. L'amélioration de la détection et de la réparation des défauts renforcera la qualité et la durée de vie des produits utilisant des couches minces de grande taille, ainsi que la compétitivité des fabricants. En outre, elle réduira les pertes et les coûts, avec d'importants avantages pour l'environnement. Les entreprises partenaires peuvent s'attendre à de nouveaux débouchés dans l'emballage, l'électronique souple et les éclairages de grande surface.
Mots‑clés
Couche mince, revêtements protecteurs, papiers enduits, NANOMEND, détection des défauts, interféromètre à balayage