[發明專利]一種基于曲線長度的太陽能電池生產過程變化的檢測方法

有效

• 申請號: 201710320896.5
• 申請日: 2017-05-09
• 公開（公告）號: CN107204301B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 杜娟;張璽;歐偉
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66;H01L31/18
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理有限公司 11360
• 代理人: 黃鳳茹

1.一種太陽能電池生產過程變化的檢測方法，針對多通道傳感器溫度信號，基于溫度曲線長度，通過特征提取與變化檢測，自動獲得太陽能電池生產過程中的溫度變化，由此預測溫度顯著變化點處太陽能電池的光電轉化效率均值變化的方向；包括如下步驟：

1)通過多通道傳感器獲取溫度信號，根據工藝曲線對雙通道溫度數據進行分段，得到有光伏材料層生長的溫度曲線段；

2)提取有光伏材料層生長的溫度曲線段的長度特征；

根據式1所示的弧長公式計算步驟1)所述有光伏材料層生長的溫度曲線段C(t)的曲線長度l(C)：

其中，C(t)為溫度區間[a，b]上的曲線；

3)根據步驟2)所述曲線長度特征進行變點檢測，包括步驟C1)～C3)：

C1.對步驟2)中提取的曲線長度特征選擇先驗分布；

C2.通過動態規劃計算得到最大邊際似然對應的變點位置；

設提取的曲線長度樣本點集合為l＝{l₁，l₂，…，l_n},對應的樣本位置為t＝{t₁，t₂,…,t_n}；設l＝{l₁,l₂,…,l_n}來自于分布密度為f(l|θ)的抽樣；在該n個樣本點中有m-1個變點c_1:(m-1)＝{c₁,c₂,…,c_m-1}，且c_j∈[t₁,t_n]，則有t∈(c_j-1,c_j],θ(t)＝θ_j；設θ_1:m是從先驗π(·|α)抽取的獨立同分布變量，α為超參數，則最大邊際似然表示為式2：

設P(c_1:(m-1))∝1,即均勻先驗，則最大邊際似然等價于最大后驗分布，表示為式3：

P(c_1:(m-1))|l)∝P(l|c_1:(m-1))P(c_1:(m-1))＝P(l|c_1:(m-1)) (式3)

利用如下的動態規劃方法來計算得到最大邊際似然對應的變點位置：

第1步：For 1≤i≤n:H(l₁,…,l_i|1)＝D(l₁,…,l_i|α)

第m步：Form≤i≤n:

則最大邊際似然估計的c_1:(m-1)為式5：

C3.根據C2中變點位置計算得到變化前后的曲線長度均值，由此獲得不同通道和不同溫度段曲線的變點前后對應的曲線長度均值；

4)根據步驟3)中雙通道分段溫度數據變點檢測結果，進行決策層面的數據融合，得到顯著的溫度變化點，進一步預測溫度顯著變化點處太陽能電池的光電轉化效率變化的方向；包括步驟D1～D2：

D1.將步驟3)中得到的變點對應的曲線長度均值變化絕對值之和進行排序，通過崖底碎石圖得到顯著的變化點；

D2.根據變點對應的曲線長度均值變化值之和T_ki，預測溫度顯著變化點處太陽能電池的光電轉化效率的均值變化方向。

2.如權利要求1所述檢測方法，其特征是，步驟C1中先驗分布為正態分布。

3.如權利要求1所述檢測方法，其特征是，步驟C3具體根據該n個樣本點中的m-1個變點c_1:(m-1)的位置，計算得到第一個點至c₁的曲線長度均值G₁和c_i與c_i+1段曲線長度均值G_i+1，1≤i≤m-1；由此獲得不同通道和不同溫度段曲線的變點前后對應的曲線長度均值。

4.如權利要求1所述檢測方法，其特征是，步驟D1具體包括如下過程：

設根據工藝曲線每個通道溫度傳感器信號被分隔成x段光伏生長材料溫度曲線，則有共有2x段光伏生長材料溫度曲線；對每段溫度曲線C_k：

利用步驟C2得到變點個數為q_k，對應集合為c_k1:kqk,k＝1,2,…,2x；

利用步驟C3得到變化前后的曲線長度均值G_ki,1≤i≤q_k；

令L_ki＝G_k(i+1)-G_ki,1≤i≤q_k-1,則對于變點c_ki,

W_ki＝∑_p,jy_ki×|L_pj|，其中p＝1,2,…,2x,1≤j≤q_p,

計算所有變點c_ki的W_ki，繪制崖底碎石圖，對其進行排序；

步驟D2具體根據步驟D1得到的結果，取y_ki和L_pi通過式7計算得到T_ki：

T_ki＝∑_p,jy_ki×L_pj (式7)

再根據T_ki的正負預測太陽能電池光電轉化效率的變化方向。