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Innovative optische Technologie erkennt winzige Defekte in Dünnschichten 

Barrierebeschichtungen sind entscheidend für beschichtete Papiere und flexible Solarmodule, um sie vor äußeren Einflüssen zu schützen, welche die Qualität beeinträchtigen können. EU-finanzierte Forscher entwickelten ein neues Messsystem zur schnellen Messung von Fehlern in dünnen Barrierefolien, das die Herstellung von Roll-to-Roll-Barriereschichten in großen Mengen fördern soll. 
Innovative optische Technologie erkennt winzige Defekte in Dünnschichten 
Kleine Mängel bei Dünnfilmen, die in Produkten wie polymerbeschichtetem Papier und kostengünstigen, flexiblen Photovoltaikmodulen verwendet werden, können die Produktqualität und -beständigkeit verringern. Dies führt ebenfalls zu geringeren Erträgen und erhöht die Ausschussrate, was wiederum die Wettbewerbsfähigkeit mindert. Eine Exposition solcher defektiver PV-Module und polymerbeschichteter Barrierefilme gegenüber Wasserdampf verursacht Kurzschlüsse in der Elektronik und eine Verschlechterung der Papierprodukte.

Inline-Qualitätskontrollsysteme zur Inspektion mindern zwar teilweise die Last, oftmals gibt es jedoch einen Kompromiss zwischen Auflösung und Geschwindigkeit. Im Rahmen des EU-geförderten Projekts NANOMEND (Nanoscale defect detection, cleaning and repair for large area substrates) entwickelten Wissenschaftler innovativen optischen Technologie für eine bessere Erkennung, Reinigung und Reparatur mikro- und nanoskalierter Defekte, ohne dass die Produktionseffizienz reduziert wird.

Das neu entwickelte Instrument ist ein Wellenlängen-Scan-Interferometer für 3D-Messungen ohne mechanische Bewegung der Optik und durch einfache Variation der Wellenlänge der Lichtquelle in einem Interferometer-Set-up. Die Analyse der Messinformationen findet in nur wenigen Sekunden statt. Mikro- und Nano-Defekte können effektiv in einer lauten Umgebung gemessen werden, da das Interferometer eine Umweltlärmkompensation integriert. Das Wellenlängen-Abtast-Interferometer kann verwendet werden, um sowohl glatte als auch strukturierte Oberflächen zu messen.

NANOMEND baute zwei Pilotlinien auf, um die neue Technologie für Detektion, Reinigung und Reparatur zu präsentieren. Bei der ersten ging es um die Verlängerung der Haltbarkeit von Lebensmitteln in Kartons und bei der zweiten um die Effizienz und Lebensdauer von flexibler Photovoltaik.

Die Forscher untersuchten auch das Potenzial einer Beschichtungsabscheidungstechnologie, die als Atomlagenabscheidung bezeichnet wird, um Ultra-Barrierebeschichtungen herzustellen und Defekte in holographischen Beschichtungen sowohl für flexible Solarzellen und beschichtete Papierverpackungen zu bewerten.

Eine optimierte Defekterkennung und Reparatur wird die Qualität und Lebensdauer von Produkten erhöhen, bei denen großflächige Dünnfilme verwendet werden und zudem die Wettbewerbsstellung von Herstellern verbessern. Hierdurch werden ebenfalls weniger Abfall produziert, Kosten gesenkt und Vorteile für die Umwelt erreicht. Es kann damit gerechnet werden, dass sich für die Partnerunternehmen neue Märkte im Bereich der intelligenten Verpackung, der flexiblen Elektronik und der großflächigen Beleuchtung auftun.   

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Schlüsselwörter

Dünnschichten, Barrierebeschichtungen, beschichtete Papiere, NANOMEND, Fehlererkennung, Wellenlängen-Scan-Interferometer  
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