[發明專利]太陽能硅片線痕高精度檢測系統

有效

• 申請號: 201210073886.3
• 申請日: 2012-03-20
• 公開（公告）號: CN103323466A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 陳利平;惠施;裴世鈾;李波
• 申請（專利權）人: 蘇州中導光電設備有限公司
• 主分類號: G01N21/956
• 分類號: G01N21/956;G01B11/02
• 代理公司: 昆山四方專利事務所 32212
• 代理人: 盛建德

技術領域

本發明涉及一種太陽能硅片檢測系統，特別涉及一種太陽能硅片線痕高精度檢測系統。

背景技術

在太陽能光伏產業工藝鏈中，硅片線痕缺陷是在切片工藝中引進的一種硅片表面不平整的缺陷，包括凹槽(groove)，臺階(step)，波形(wave)以及這三種缺陷的復合缺陷等。目前該領域普遍采用線鋸切片工藝，將硅切方切成厚度一定的硅片，該方法具有成本低、產能高等優點。但是，線鋸本身的材料會在生產過程中磨損，會產生線鋸粗細不均勻或跳線的情況，由此會在切出的硅片表面留下與線鋸平行的線痕缺陷。

線痕缺陷會對硅片的后續工藝產生一系列影響：第一：增加工藝過程中的破損率；第二：造成PN缺陷，從而降低成片電池片電性能；第三：等離子增強化學氣象沉積(PEVCD)工藝后，線痕缺陷處顏色異常，影響成品電池片外觀；第四：較大的線痕影響電池片柵線導電。因此硅片線痕檢測是硅片質量空管的一個重要項目。

目前主要有三類線痕檢測技術：第一種：通過高清晰成像辦法，識別線痕缺陷的位置，該方法可同其他硅片的檢測如外觀檢測、尺寸測量等融合在一起測量，但此方法不能實現定量測量，因此不能對檢測出的線痕進行等級劃分。第二種：采用高精度激光三角位移傳感器，定量測量出硅片表面的高度信息和硅片的厚度信息，再由軟件算法判別出線痕的寬度、深度(或高度)以及等級劃分，但是，由于普通的激光三角位移傳感器的探測光斑為圓形，對太陽能級硅片表面的粗糙度十分敏感，測量出的線痕高度或深度信息往往會淹沒在硅片表面的粗糙不平的“噪聲信號中”，因此限制了測量精度和等級劃分精度。第三種：采用線照明激光和面陣圖像傳感器組成的表面形貌測量儀。該技術為第二種方法的變形，測量精度同樣受到硅片表面粗糙度的影響。

發明內容

為了彌補以上不足，本發明提供了一種太陽能硅片線痕高精度檢測系統，該太陽能硅片線痕高精度檢測系統極大地降低了硅片表面的粗糙度對測量線痕的干擾，使得測量只對線痕敏感，有效地提高了線痕測量的精度和準確度。

本發明為了解決其技術問題所采用的技術方案是：一種太陽能硅片線痕高精度檢測系統，包括硅片傳送機構、硅片位置感應裝置、檢測模塊、數據采集卡和處理器，所述硅片傳送機構能夠帶動硅片直線運動，檢測模塊上設有至少一個激光三角位移傳感器，激光三角位移傳感器將探測光斑投射到硅片表面來對其表面高度信息進行測量，硅片位置感應裝置能夠感應硅片位于激光三角位移傳感器檢測位置并傳信于數據采集卡，數據采集卡采集激光三角位移傳感器傳輸的測量信息并輸出數據給處理器，工作時，硅片傳送機構輸送硅片到激光三角位移傳感器的檢測位置，傳感器感應到硅片到達該位置時發送信號到數據采集卡，數據采集卡接受到該信號后其內的多個通道A/D開始并行采集激光三角位移傳感器輸出的數據，處理器(一般為數據處理軟件)對采集到的硅片表面高度數據進行計算，最終統計出每片硅片的線痕數目、每條線痕的類型、寬度、深度以及根據這些結果判斷每個硅片的質量等級，所述激光三角位移傳感器的探測光斑為橢圓光斑，該橢圓光斑的長軸方向與硅片線痕方向平行，橢圓光斑的短軸方向與硅片運動方向一致，長條形橢圓探測光斑的長軸方向同線痕方向平行，該長條形測量光斑通過沿線痕方向的積分平均測量，可有效降低樣品表面粗糙度對測量精度的干擾，使得測量只對線痕敏感，橢圓探測光斑的短軸方向同樣品運動方向一致，可使得測量對線痕具有較高的空間分辨率，使得測量出的結果更穩定。

作為發明的進一步改進，所述硅片傳送機構采用非抗振動型傳送機構，激光三角位移傳感器縱向上呈對稱狀態分布于硅片上下兩側并與硅片位置正對，激光三角位移傳感器用于測量硅片上、下表面的高度數據，設激光三角儀所在的測量坐標系為(x，y)，上、下激光三角儀測得的硅片上、下表面高度信息為y_up(x)和y_down(x)；設傳送帶上表面所在的局部坐標系為(x’，y’)，硅片上、下表面相對于此坐標系的高度信息為y’_up(x)和y’_down(x)；設傳送帶局部坐標相對于激光三角儀測量坐標的振動為y_up(x)。各個數值存在如下關系：

th(x)＝y’_up(x)-y’_down(x)

y_up(x)＝y_vib(x)+y’_up(x)

y_down(x)＝y_vib(x)+y’_down(x)