Minitab hjälper ledande solenergiföretag att öka energieffektiviteten och de årliga intäkterna med mer än 100 000 USD/år

Minitab®-kunden är ett av världens största företag inom solteknik och förnybar energi. I mer än 20 år har denna leverantör varit ledande när det kommer till solenergilösningar. Företaget strävar efter att leverera konkurrenskraftig och ren el till stora energiköpare och är stolta över sitt hållbarhetsarbete.
Kundens utmaning
Oacceptabla variationer i tillverkningsprocessen på grund av oidentifierade faktorer.
På Solenergiföretagets kontor i Shanghai/Kina hade deras forsknings- och utvecklingschefen dykt på ett problem; hans team hade upptäckt att tjockleken på kiselnitirdsfilmerna i tillverkningsprocessen varierade oacceptablet mycket. De behövde kontrollera tjockleken på filmen för att förbättra solcellernas ytenergieffektivitetsnivåer och för att uppfylla intern standard. Den idealiska filmtjockleken ska vara mellan 77 - 87 nm.

I den inledande processen (bild ovan), fann teamet att filmtjockleken överskred den övre gränsen, vilket vi kan se i kontrolldiagrammet, och att det fanns problem med processen. Majoriteten av data föll över genomsnittet och processkapaciteten var relativt låg. Resultatet av detta blev att andelen defekter i den nuvarande processen var mycket hög.

Lösningen
Projektgruppen behövde analysera orsakerna till de stora variationerna i filmtjockleken och sålla bort potentiella orsaker till detta.
HITTA HUVUDORSAKEN I PRODUKTIONSLINJEN
Teamet ville undersöka om det var mätsystemet eller processfelen som orsakade avvikelserna i filmtjockleken. De använde Topcons produkttestplattform, en industristandardtestutrustning, för att mäta filmtjockleken och brytningsindex. Teamet använde sedan Minitabs Gage R&R mätsystemanalys för att se om variabiliteten orsakades av själva mätsystemet. Analysvärdet för mätningen, Gage R&R, är 9,16, vilket är mindre än 10 %, vilket indikerade att Topcons mätsystem uppfyllde kraven och därför inte orsakade problemen.
BENA UT MÖJLIGHETER MED MINITAB BRAINSTORMVERKTYG
Teamet fortsatte att leta efter möjliga påverkande faktorer och använde fiskbensdiagrammet (även känt som ett orsak-och-verkan-diagram) i Minitab Engage för att brainstorma. Baserat på fiskbensdiagrammet och team-ansvariges tidigare erfarenhet av detta, identifierade teamet två möjliga orsaker till att ett fel i utrustningen eller att ett processproblem kunde vara orsaken till de variationer som uppstått i kiselnitridfilmernas tjocklek:
- ·Frekvensen av hur ofta fjärilsventilen, vilken är en ventil som reglerar vätskeflödet, i beläggningsutrustningen rengörs·
- Ugnstemperaturen och kislets position i ugnen
Först undersökte teamet ifall rengöringen av fjärilsventilen i beläggningsutrustningen var ett problem. Teamet skapade ett tvåprovs t-test i Minitab för att bekräfta om frekvensen av rengöring av fjärilsventilen hade en betydande skillnad för filmtjockleken.

Efter analysen fann teamet att p-värdet var mindre än 0,05. Det innebär att det var en betydande skillnad i filmtjockleken före och efter att fjärilsventilen rengjordes. Alltså har rengöringsfrekvensen av fjärilsventilen en betydande effekt på filmtjockleken. Eureka!
För att testa den andra möjliga orsaken till varierande filmtjocklek använde projektgruppen Minitabs regressionsanalys för att undersöka om temperaturen och positionen för kislet i ugnen kunde vara andra viktiga faktorer.
RESULTATET
Med hjälp av Minitabs kapacitetsanalys och kontrolldiagram identifierade teamet de villkor som behövdes för att producera den idealiska kiselnitridfilmtjockleken:
- Fjärilsventiler bör rengöras två gånger om dagen.
- Bestämda ugnstemperaturer. Undersökningen visade att de idealiska temperaturinställningarna för de tre respektive ugnspositionerna var 500°C/932°F för ugnens mynning, 480°C/896°F för mitten och 472°C/881°F för botten av ugnen
Slutsats
Teamet hittade snabbt de idealiska inställningarna för processparametrarna med hjälp av statistiskanalys. Inuti Minitabs regressionsmodell justerades processparametrarna, och kiselnitridfilmtjockleken uppnådde en stabil produktion. Med hjälp av de justerade parameterinställningarna implementerade teamet en verifieringsanalys, och processutgången visade att temperaturinställningar på 500°C, 480°C och 472°C för att de tre respektive positionerna var de mest idealiska. Samtidigt var värdet på Cpk större än 1,67 och processkapacitetsindexet var högt, långt över det förinställda målet.

Genom att förstå och kunna kontrollera tjockleken på kiselnitridfilmen hjälpte teamet till att förbättra energieffektiviteten för panelerna med 7 %, från 81 % till 88 %. Enligt nuvarande produktionsuppskattningar på 6 048 enkelrörskapacitet per dag har denna åtgärd ökat företagens intäkter med 650 000 CNY (101 400 USD) årligen.