세계적인 태양열 기술 및 재생에너지 공급업체

미확인 요소로 인해 제조 공정에 비일관성 발생

중국 상하이에 있는 이 태양에너지 회사의 연구개발 관리자에게는 한 가지 고민이 있었습니다. 그의 팀이 제조 공정을 통해 생산된 질소규화 필름의 두께가 허용 불가능한 수준으로 차이가 난다는 사실을 발견한 것이었습니다. 팀은 태양광 전지의 표면 에너지 효율 수준을 개선하고 회사의 내부 기준을 충족할 수 있도록 필름의 두께를 제어해야 했습니다. 최적의 필름 두께는 77~87mm입니다

위 그림에 나타난 것처럼 팀은 초기 공정부터 필름 두께가 관리도의 상한선을 초과하며 공정에 문제가 있다는 사실을 발견했습니다. 대다수의 데이터는 평균을 상회하며, 공정 능력은 상대적으로 낮았습니다. 그 결과, 현재 공정의 불량률은 매우 높았습니다.

프로젝트 팀은 필름 두께 차이가 이렇게 큰 이유를 분석하고 가능한 요인을 선별해야 했습니다.

생산 라인에서 근본 원인 찾기 

팀은 필름 두께의 차이가 측정 시스템의 오류로 인해 발생했는지 아니면 공정 오류로 인해 발생했는지 파악하고자 했습니다. 팀은 업계에서 널리 사용되는 테스트 장비인 Topcon 제품 테스트 플랫폼을 사용하여 필름 두께와 굴절률을 측정했습니다. 

다음으로 팀은 Minitab의 Gage R&R 측정 시스템 분석을 사용하여 이러한 차이가 측정 시스템으로 인해 발생했는지 확인했습니다. 측정의 분석값인 Gage R&R은 9.16으로 10% 미만이었으며, 이는 Topcon 측정 시스템이 요구 사항을 충족하므로 문제의 원인이 아니라는 것을 나타냅니다. 

분석 결과, 팀은 p값이 0.05 미만임을 확인했습니다. 즉, 버터플라이 밸브 세척 전후의 필름 두께 차이는 상당하므로 버터플라이 밸브 세척도 필름 두께에 큰 영향을 주는 것이죠. 유레카!

프로젝트 팀은 필름 두께에 차이가 발생하는 두 번째 원인을 테스트하기 위해 Minitab의 회귀 모형을 사용했으며, 그 결과 온도와 용광로 내 실리콘의 위치가 중요한 요인임을 확인했습니다.

결과

팀은 Minitab의 능력 분석과 관리도를 사용하여 최적의 두께를 지닌 질소규화 필름을 생산하는 데 필요한 조건을 다음과 같이 파악했습니다. 

• 버터플라이 밸브는 하루 2회 세척해야 합니다. 
• 적합한 용광로 온도를 파악했습니다. 공정 출력 결과, 용광로 내 위치 3곳의 최적 온도는 입구의 경우 500°C/932°F, 중간의 경우 480°C/896°F, 그리고 하단의 경우 472°C/881°F였습니다.