Innowacyjna technologia optyczna umożliwia wykrywanie wad w cienkich warstwach
Drobne wady w cienkich powłokach używanych miedzy innymi w papierach z powłoką polimerową i tanich, elastycznych ogniwach fotowoltaicznych mogą pogarszać jakość i trwałość produktów. Obniżają one także wydajność i zwiększają ilość odpadów, wpływając niekorzystnie na konkurencyjność. Wystawienie defektywnych modułów PV czy powlekanych polimerem powłok kartonowych o właściwościach barierowych na działanie pary wodnej powoduje zwarcia w elementach elektronicznych i degradację produktów papierowych. Wbudowane systemy kontroli jakości częściowo zmniejszają obciążenie, jednak często trzeba godzić się na kompromis między rozdzielczością a prędkością. W ramach finansowanego ze środków UE projektu NANOMEND (Nanoscale defect detection, cleaning and repair for large area substrates) zespół badawczy opracował innowacyjną technologię optyczną, aby móc lepiej identyfikować, likwidować i naprawiać defekty w mikro- i nanoskali bez obniżania wydajności produkcyjnej. Nowo opracowany instrument to interferometr skanowania długości fal, za pomocą którego można wykonać pomiary 3D bez mechanicznego ruchu układów optycznych. Do takich pomiarów wymagana jest wówczas jedynie zmiana długości fali źródła światła w ustawianiach interferometru. Analiza informacji pomiarowych wykonywana jest w ciągu zaledwie kilku sekund. Wady w mikro- i nanoskali można skutecznie zmierzyć przy występującym w środowisko szumie, ponieważ interferometr posiada funkcję kompensowania szumów środowiskowych. Interferometr skanowania długości fal można zastosować do pomiarów zarówno gładkich, jak i strukturalnych powierzchni. W ramach projektu NANOMEND opracowano dwie linie pilotażowe demonstrujące nową technologię wykrywania, czyszczenia i naprawy. Pierwsza linia została utworzona w celu wydłużenia okresu przydatności do spożycia żywności w kartonach, a druga w celu zwiększenia wydajności i trwałości elastycznych ogniw PV. Badacze przeanalizowali również możliwości technologii osadzania powłok, zwanej osadzaniem warstwy atomowej, w celu utworzenia wysoce izolacyjnych powłok i oceny wad w powłokach holograficznych zarówno dla elastycznych ogniw PV, jak i opakowań powlekanych papierem. Usprawnienie wykrywania i naprawy wad pozwoli poprawić jakość i żywotność produktów wykorzystujących cienkie powłoki o dużej powierzchni, tym samym zwiększając konkurencyjność producentów. Dodatkowe zalety to mniej odpadów, niższe koszty i istotne korzyści dla środowiska. Rozwiązania mogą znaleźć zastosowanie na nowych rynkach inteligentnych opakowań, elastycznej elektroniki i oświetlenia dużych powierzchni.
Słowa kluczowe
Cienkie warstwy, powłoki barierowe, powlekane papiery, NANOMEND, wykrywanie wad, interferometr skanowania długości fal