Solarzellenwafer bestehen aus Siliziumkristallen, die beim Abkühlen der Siliziumschmelze auskristallisieren. Um hochwertige Kristalle zu erhalten, muss sowohl bei der Temperatur der Schmelze als auch bei der Abkühlungsgeschwindigkeit ein schmales Temperaturfenster eingehalten werden. Pyrometer übernehmen hier die Aufgabe der berührungslosen Temperaturüberwachung.

Die Grundlage der meisten Solarpanels bilden Wafer aus mono- oder polykristallinem Silizium. Diese werden aus sogenannten Ingots (dt.: Barren) gesägt, die in Kristallzuchtanlagen mit unterschiedlichen Verfahren aus geschmolzenem Reinsilizium gezogen werden. Damit die Ingots eine fehlerfreie Kristallstruktur mit größtmöglicher photoelektrischer Absorptionsfähigkeit ausbilden, muss die Schmelze während der Zucht in einem schmalen Temperaturfenster um 1.410°C, das heißt dem Schmelzpunkt des Siliziums, gehalten werden. Wird während der Kristallzucht das Temperaturfenster kurz über- oder unterschritten oder die Schmelze zu schnell abgekühlt, muss der Ingot wieder eingeschmolzen werden.
Um dem vorzubeugen, muss die Schmelze langsam abkühlen, wobei das Silizium an einem Kristallisationskern auskristallisiert. Während des Prozesses muss die Temperatur der Schmelze und der Heizelemente, die den Prozess steuern, überwacht werden. Zudem muss beides genau aufeinander abgestimmt sein, um ein optimales Kristallwachstum sicherzustellen.
Da die Temperaturüberwachung in der Siliziumkristallzucht essenziell ist, werden in der industriellen Fertigung zunehmend Thermoelemente durch digitale Pyrometer ersetzt. Die Vorteile dieser Geräte liegen in der einfachen Anwendung, dem günstigen Preis und der langen Standzeit im Vergleich zu herkömmlichen Thermoelementen. So können auch sehr heiße Umgebungen und Fertigungsschritte überwacht werden. Für solche Einsatzfälle hat Dias Infrared spezielle Pyrometer und Lichtleiterpyrometer entwickelt.

Berührungslos messen, wenn‘s eng wird

Mit der Pyrospot-Serie 11 hat Dias vier digitale Pyrometer mit Lichtleitern für unterschiedliche industrielle Anwendungen entwickelt, mit denen berührungslose Temperaturmessungen auch an schwer zugänglichen Stellen und in rauen Umgebungen möglich sind. Die Lichtleiterpyrometer werden häufig zur Temperaturmessung an Heizelementen verwendet, da dort der zur Verfügung stehende Bauraum meist stark begrenzt ist. Die Konfiguration kann komplett am Gerät mit Tastatur und Display oder über die RS-485-Schnittstelle erfolgen. Messfelder ab 0,7 mm, Ansprechzeiten von 2 ms, Temperaturmessbereiche von 150 bis 3.000°C sowie ein integriertes Pilotlicht sorgen für punktgenaue, exakte Ergebnisse. Für nahezu emissionsgradunabhängige Messungen ist auch ein Quotientenpyrometer lieferbar. Wie alle Pyrometer des Unternehmens werden die Geräte ausschließlich in Deutschland entwickelt und gefertigt.

Individuelle Konfiguration

Für Messungen von -40 bis 2.500°C bei Umgebungstemperaturen bis 70°C können Pyrometer auch ohne Lichtleiter eingesetzt werden. Für diesen Zweck hat Dias die Pyrospot-Serien 40 und 44 entwickelt. Mit Temperatur-Messbereichen von -40 bis +2.500°C decken sie eine Vielzahl von Anwendungsfeldern ab. Entsprechend können sie auch individuell konfiguriert werden, beispielsweise mit verschiedenen Fest- und Vario-Optiken, Laser- oder LED-Pilotlicht oder als Lichtleitermodelle. Die Pyrometer der Serie 40 werden über eine USB-Schnittstelle angeschlossen, über die wahlweise auch die Stromversorgung sichergestellt wird. Für den Anschluss an Feldbussysteme bietet die Serie 44 eine RS-485-Schnittstelle.
Werden für die Messung ein Durchblick- oder Pilotlichtvisier beziehungsweise Videofunktionen benötigt, steht mit der Pyrospot-Serie 10 eine weitere Baureihe für Temperaturbereiche von 50 bis 3.000°C zur Verfügung, bei der die Optik zusammen mit der Elektronik in einem Gehäuse verbaut ist. Die Modelle verfügen über eine Vario-Optik und werden sowohl in der Kristallzucht als auch in der Elektro-, Glas-, Stahl- und Keramikindustrie eingesetzt.