В России создали программный комплекс для обнаружения дефектов солнечных ячеек с помощью ИИ
Опубликовано AlexK - Вт., 19/09/2023 - 12:39
Исследователи из команды Института
искусственного интеллекта AIRI
при
поддержке IT-компании «Солтех» на основе данных производства солнечных ячеек на заводе «Хевел» разработали
программное обеспечение, которое позволит не только обнаруживать дефекты, но и
определять вероятные источники их образования в технологической цепочке
процесса производства солнечных элементов.
Команда «Солтех» создала базу данных и
подготовила ее к имплементации в инфраструктуру программного комплекса для
обнаружения оптических и механических дефектов при производстве фотоэлектрических
преобразователей. На основе этих данных в AIRI разработали программное обеспечение под
названием ASCAD
Light, работающее на базе методов глубокого
обучения.
Солнечная энергия играет решающую роль
в переходе к возобновляемым и углеродно-нейтральным источникам энергии. Изготовление
солнечных панелей требует проведения сложных технологических процессов: химической
обработки, осаждения легированных слоев, нанесения прозрачных токопроводящих
покрытий. Нарушение процесса на любой стадии или при транспортировке может
привести к повреждению фотоэлектрического преобразователя (солнечной ячейки),
основного элемента панели, который преобразовывает солнечную энергию в
электричество. Такие повреждения не только приводят к росту операционных затрат
на производстве, но и к потере его рабочих характеристик, в том числе эффективности.
На производственной линии завода
«Хевел» для диагностики качества продукции используются уникальные камеры
захвата изображений электролюминесценции ячейки. Эксперты компании «Солтех» собрали, разметили и передали данные изображения в AIRI для обучения нейросетевых архитектур в
составе программного комплекса. Исходный набор данных состоял из порядка 68 тыс.
электролюминесцентных изображений гетероструктурных солнечных элементов с контактной
сеткой. Сначала программа была протестирована на открытом наборе данных ELPV и показала
точность до 95,1%. Далее коллективом была собрана размеченная выборка 1086 дефектных
электролюминесцентных изображений. Это позволило модели локализовать и
классифицировать дефекты. Статью о разработанной архитектуре опубликовали в
одном из ведущих научных журналов Solar
Energy (Q1, Elsevier).
Результатом
совместной работы команд стало успешное 24-часовое опытно-промышленное
испытание ПО ASCAD Light на
действующем производстве завода «Хевел» в Новочебоксарске. При обнаружении на
этапе сортировки двух и более изображений, имеющих дефекты одного типа с
аналогичной локализацией, модель в режиме реального времени информировала о
наиболее вероятных узлах оборудования производственной линии завода, связанных с
найденными дефектами.
«За сутки тестовых испытаний в работе ASCAD Light не было зафиксировано отказов. ПО автоматически проанализировало порядка 52
тысяч изображений. Наше ПО доказало пользу и значимость в повышении качества
системы диагностики. В данный момент мы с коллегами из «Солтех» проводим дополнительную
масштабную разметку данных для повышения точности локализации дефектов и, в
случае удачного прохождения второй фазы тестовых испытаний, планируем выводить
ПО в опытно-промышленную эксплуатацию. Надеюсь, что наш проект ускорит переход
к наукоемким методам оптимизации производственных процессов и станет наглядным
примером того, как наука способна помочь решать задачи реального бизнеса» –
отметил руководитель научной группы, кандидат физико-математических наук Семен
Буденный.
«Ключевой результат
нашей работы – мы можем с высокой точностью определить на каком технологическом
этапе и на каком оборудовании возник дефект. Это даст возможность в минимальные
сроки устранить его причины и сократить производственные потери. Помимо этого,
данный программный комплекс позволяет проводить анализ процесса
производства солнечных ячеек с наилучшими показателями КПД и определять условия,
которые влияют на данный параметр. В последующем будем это применять в серийном
производстве, что позволит увеличить эффективность продукции завода.
Наше сотрудничество с AIRI доказывает, что при грамотном взаимодействии
технических специалистов, научных сотрудников и разработчиков можно производить
эффективный продукт на основе передовых разработок» – сообщил Александр Дмитриев, генеральный директор «Солтех».