[發明專利]光伏太陽能晶硅電池片的缺陷檢測和顏色分選方法及其系統

在審

• 申請號: 201811011851.0
• 申請日: 2018-08-31
• 公開（公告）號: CN109084957A
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發明（設計）人: 張憲民;金根炎;冼志軍;白生輝;黃大榕;蔡林林
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01M11/00
• 分類號: G01M11/00;G01N21/95;B07C5/00;B07C5/342
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

本發明公開了光伏太陽能晶硅電池片的缺陷檢測和顏色分選方法，包括下述步驟：首先采集硅片圖像，并進行圖像預處理達到顏色標定的目的；然后進行硅片定位，得到感興趣的硅片區域，再對所述的硅片區域進行各項檢測，包括：尺寸檢測、破損檢測、柵線提取、柵線檢測、主柵檢測、污點檢測、以及色斑檢測，進而檢測出產品表面的缺陷區域；最后對硅片不同顏色深淺進行分類分等級。本發明還公開了光伏太陽能晶硅電池片的缺陷檢測和顏色分選系統。本發明的光伏太陽能晶硅電池片的缺陷檢測和顏色分選方法及其系統，用于檢測光伏太陽能晶硅電池片印刷后產生的正面外觀缺陷和正面的顏色等級劃分，實現了無接觸檢測，具有檢測精度高，穩定性好等特點。

技術領域

本發明涉及光伏電池檢測技術領域，特別涉及一種光伏太陽能晶硅電池片的缺陷檢測和顏色分選方法及其系統。

背景技術

隨著全球經濟社會的不斷發展，能源消費也相應的持續增長。隨著時間的推移，化石能源的稀缺性越來越明顯。在化石能源供應日趨緊張的背景下，大規模的開發和利用可再生能源已成為未來各國能源戰略中的重要組成部分。太陽能是人類取之不盡用之不竭的可再生能源，具有充分的清潔性、絕對的安全性、相對的廣泛性、確實的長壽命和免維護性、資源的充足性及潛在的經濟性等優點，在長期的能源戰略中具有重要地位。20世紀70年代后，家用太陽能發電在世界范圍內受到高度重視并取得了長足進展。太陽能光伏發電技術作為太陽能利用的一個重要組成部分，并被認為是二十一世紀最具發展潛力的一種發電方式。研究便于普及型的家庭式太陽能發電系統對于緩解能源危機、減少環境污染以及減小溫室效應具有重要的意義。

目前硅片缺陷檢測的主要方法包括：

(1)人工目視檢測

人工目檢方式由于不需要專用的夾具和測試設備，應用簡便，所以很早就被運用于硅太陽能電池的缺陷檢測。人工目檢具有實施容易、成本低的優點，但卻存在主觀性強、判斷標準不一、可重復性差、勞動強度大等諸多問題。此外，隨著硅太陽能電池向高產量、低成本、零缺陷的方向發展，人工目檢還需配備相應的光學設備，如放大鏡等，且非常容易出現過判和漏判等問題，檢測效率已經難以滿足生產線的配套檢測要求。

(2)電致發光檢測

電致發光是在太陽能電池兩端加上正向偏壓時，便會產生微弱的正向電流，此時會大量產生非平衡載流子，然后擴散到PN結附近，受到電能的激發作用，原本處于基態的原子變成了不穩定的激發態，向外自發輻射，以光子的形式放出。采用相機采集圖像，可根據缺陷處灰階值的特征來判斷有無隱裂，斷柵等缺陷，由于電致發光是一種接觸式測量，所以容易造成電池的破損。

(3)光致發光檢測

光致發光是半導體材料受激發光現象。光致發光是半導體中的電子吸收外界光子后被激發，階躍到激發態，處于激發態的電子不穩定，向較低的能級遷躍，以光輻射的形式釋放能量的過程。由于電池缺陷區域與正常區域相比少子濃度存在差異，引起的光強度有差異，因此可以利用圖像中的強度差異測量缺陷。

(4)自動光學檢測

自動光學檢測是一種典型的集光、機、電、氣等為一體的高新檢測技術，其核心技術為機器視覺技術。自動光學檢測系統能夠提高生產的柔性和自動化程度，在人工視覺難以滿足要求的場合或在一些不適合人工作業的危險工作環境中，常用自動光學檢測來替代人工檢測，同時在大批量工業生產過程中，用自動光學檢測方法可以大大提高生產效率和生產的自動化程度，而且自動光學檢測易于實現信息集成，是實現計算機集成制造的基礎技術之一。

自動光學檢測能有效提高缺陷檢測的效率和準確率，并能實時監控工藝流程的質量，以及通過統計過程控制及時提供反饋信息，從而不斷地優化生產流程中的相關參數。因此，自動光學檢測以自動化和智能化程度高、應用便捷、成本低等獨有的優勢，能極好地滿足了硅太陽能電池缺陷檢測的需求。

發明內容