太陽能電池板缺陷EL檢測原理

時間：2024-11-05作者：蘇州亮艾斯智能科技有限公司瀏覽：1726

  較近幾年．隨著綠色能源需求量的急速增長，中國的太陽能電池板產(chǎn)量正以迅猛之勢持續(xù)擴(kuò)大。目前我國有500余家企業(yè)在生產(chǎn)太陽能電池板和組件。其中。許多大型企業(yè)都已經(jīng)具備了硅材料的生產(chǎn)能力。目前硅材料太陽能電池板通常由單晶體棒材切片而成．但由于單晶硅成本價格高．為了節(jié)省硅材料，通常會把切片切的很?。蠖鄰S家硅片厚度在200txm左右。英利集團(tuán)已做到了厚度在180txm左右。自動化生產(chǎn)線對電池片的多次加工會使電池片破損率增 大，在生產(chǎn)過程中就會產(chǎn)生隱裂、碎片、崩邊、虛焊、斷柵等缺陷，這樣會使太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率較低。如果能在各個生產(chǎn)流程環(huán)節(jié)中及時發(fā)現(xiàn)．便可以相應(yīng)調(diào)整生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)．從而提高成品的合格率及成品等級．這樣就需要大量的在線缺陷檢測設(shè)備。出于成本考慮，目前的生產(chǎn)線多數(shù)只是在層壓之前和層壓之后各做一次EL測試 因此開發(fā)研制成本低、掃描速度快、成像清晰度高的在線缺陷檢測設(shè)備就成為了太陽能電池板生產(chǎn)過程中的一個關(guān)鍵性問題．該設(shè)備的研制將對光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生重要影響。




     硅太陽能電池發(fā)光時帶有激發(fā)光或電壓 硅**的光的峰值出現(xiàn)在950 1 250nm的大約1 150nm處．這種**是由于過渡帶受激發(fā)形成的 主要有兩種激發(fā)的方法。PLfPhotO1uminescence1光致發(fā)光和EL FElectroluminescence1電致發(fā)光。光致發(fā)光是 

將一個物體的較高的能量光F波長較短1吸收后再**的光．一般用來自閃光燈或脈沖激光／LED的可見光激發(fā)硅的電子 大多數(shù)的光產(chǎn)生的電子將他們的能量轉(zhuǎn)化為熱量。一小部分的電子再去一個孔．**一個光子F輻射復(fù)合) 硅中的較多缺陷將導(dǎo)致更多的能量以熱量的形式散失．僅有較少的發(fā)出光子 硅中的較少的缺陷將導(dǎo)致更多的輻射復(fù)合和更多的**光子。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是不需要外置電源．但通常需要脈沖光源和門檢測．熱拍的重現(xiàn)性通常較差于電致發(fā)光。電致發(fā)光是由電壓所產(chǎn)生的發(fā)光。當(dāng)硅太陽能電池是正向偏置時．它將作為一個發(fā)光 二級管 發(fā)光強(qiáng)度取決于硅中缺陷密度的．較少的缺陷產(chǎn)生更多個**光子 這種方法僅需要一個簡單的直流電流源供電．且具有良好的重復(fù)性舊




     EL電致發(fā)光成像檢測方法可以表述為：當(dāng)對太陽能電池板PN結(jié)正向通電時，電子與空穴復(fù)合以出射光子的形式釋放能量。電致發(fā)光的光譜在700～1 200 Nm范圍內(nèi)具有一定光強(qiáng)度．選取CCD成像器件可以捕獲這一圖像 破損部分無電子與空穴復(fù)合現(xiàn)象．也就無能量釋放，捕獲的圖像中電池板缺陷部分將會呈現(xiàn)出明顯的暗斑。利用硅太陽能電池在通電時發(fā)出波長為1 150nm的近紅外線，故可以利用近紅外攝像方法拍攝得到單晶硅太陽能電池的電致發(fā)光圖像系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整體思路。




     本系統(tǒng)主要包括太陽能電池板暗箱、計(jì)算機(jī)和恒流源三大部分 首先設(shè)計(jì)用于紅外圖像采集的暗室．通過可控制的啟閉窗口來裝載檢測電池板．同時屏蔽可見光源 暗室中利用光學(xué)反射原理。延長光路．減少圖像畸變．同時縮小設(shè)備尺寸。然后對其通入恒定電流F電流大小應(yīng)根據(jù)電池板大小而進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整1．使電池板發(fā)出紅外光 系統(tǒng)使用軟通斷可控恒流源．減少加電和斷電對電源的沖擊．提高設(shè)備壽命．同時也減少了測試電流引起的組件過流損壞 最后在暗箱中放置一個紅外工業(yè)照相機(jī)．可對電池板既進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測又實(shí)現(xiàn)單幀采集 工業(yè)相機(jī)通過USB接口與計(jì)算機(jī)連接起來．用戶可通過顯示屏直接觀察電池板的好壞。成像后的圖像經(jīng)軟件處理．減少溫度、背景等因素對成像的影響．有效地提高了缺陷成像的清晰度．同時縮短了檢測時間 。




    本檢測系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)主要包括CCD相機(jī)，屏蔽可見光的暗箱及光學(xué)反射鏡．連接太陽能電池板的恒流源．處理圖像進(jìn)而識別太陽能電池板缺陷的計(jì)算機(jī)。根據(jù)用戶需要我們選用了兩種CCD相機(jī) 一種是采用SONY285芯片144萬像素的相機(jī)．像素尺寸為6．45~M'6．45 M，光學(xué)尺寸為2／3”，此款為經(jīng)濟(jì)型 另一種是采用SONY413芯片帶制冷的610萬像素的相機(jī)，像素尺寸為7．8 M 7．8 M，光學(xué)尺寸大約是144萬像素相機(jī)的兩倍 與之對應(yīng)鏡頭的選取則與檢測設(shè)備的規(guī)模、暗箱中光路的距離和待檢測電池板的尺寸有關(guān)。當(dāng)檢測電池組件的尺寸太大時．可以考慮使用魚眼鏡頭．后期圖像經(jīng)過相應(yīng)圖像處理來進(jìn)行桶形畸變的校正可見光的波長范圍為380～645nm．硅太陽能電池在通電時發(fā)出的近紅外線的波長為1 150n13．此波長的光不在視力可視范圍內(nèi) 因此我們設(shè)計(jì)了用于檢測的暗箱，并使暗箱能夠通過可控制的啟閉窗口來裝載檢測電池板。在實(shí)際應(yīng)用中．暗箱尺寸是有限的．為了適應(yīng)較大的檢測尺寸 我們需要延長光路 光學(xué)中，反射定律與光的頻率無關(guān)．因此使用光學(xué)反射鏡來延長紅外光路 可達(dá)到擴(kuò)大檢測尺寸的目的 值得注意的是，紅外光與可見光的折射角、反射角不同．在檢測不同尺寸的電池板之前，需要通過計(jì)算對相機(jī)鏡頭的焦距做相應(yīng)的調(diào)整太陽能電池電致發(fā)光采用電池板接人恒定電 流的驅(qū)動方式，接入電流的大小可根據(jù)待檢測電池板的規(guī)格作相對應(yīng)調(diào)整。恒流源是輸出電流保持恒定的電源，本檢測系統(tǒng)采用的恒流源具有高可靠、可頻繁操作的軟起停、脈沖式限流限壓電源。滿足太陽能電池生產(chǎn)線高產(chǎn)能的需要．同時也縮短了檢測時間。其電壓的范圍為0～60V．電流的范圍為0～10A。


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  專注于機(jī)器視覺領(lǐng)域，堅(jiān)持穩(wěn)健經(jīng)營，持續(xù)創(chuàng)新，開放合作，在讀碼、測量、機(jī)械手定位引導(dǎo)等領(lǐng)域構(gòu)筑了自己的優(yōu)秀優(yōu)勢，有能力為各種企業(yè)客戶提供有競爭力的機(jī)器視覺解決方案、產(chǎn)品和服務(wù)。 主要檢測零件上的尺寸，做一個視覺檢測判斷是否合格。

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• 電池串外觀自動檢測

  電池方向檢測： 監(jiān)測太陽能電池，以確保在摻雜應(yīng)用階段前其為正確的豎直方向。 電池缺陷檢測： 檢測電池是否有缺口和破裂，以保證在加工**除掉所有有缺陷的電池。 反面印刷注冊檢測： 測量匯流條之間的位置、寬度和距離，并檢查引腳線。 激光分割邊緣： 校準(zhǔn)電池并檢測晶圓邊緣的溝槽切口，以便從電池的背面分離**較。 彩色電池分類： 通過輕微的顏色差異對電池進(jìn)行檢測和分類，并根據(jù)顏色的不一致給電池分級別。