CN101788500A - 太阳能电池光学检测装置及其方法 - Google Patents

Abstract

一种太阳能电池光学检测装置及其方法，该装置包含一电源供应单元、一热图像提取单元、一计算单元及一可见光图像提取单元。电源供应单元提供一逆向偏压使得太阳能电池的缺陷发热而产生热点，热图像提取单元提取太阳能电池的热图像，计算单元的热图像分析模块找出热图像中的热点，而定位模块计算热点的中心位置，可见光图像提取单元显示与记录热点缺陷种类。本发明的方法，利用偏压产生的热图像与分析热图像的方法快速地筛选合格与不合格产品，并在不合格产品中找出热点所在的位置，然后截取出热点的缺陷图像，可提高检测能量。而从热图像中更可快速地检测出包含如裂痕等不易检测出的缺陷，甚至得以检测出难以检测的微小的裂痕。

Description

太阳能电池光学检测装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池检测装置及其方法，尤其涉及一种利用热图像检测施加偏压的太阳能电池并利用光学方法检验缺陷的装置及其方法。

背景技术

太阳能电池的发电原理利用半导体光电转换原理来产生电能，所以转换效率高低直接影响到电能的产出，而此一特性也是太阳能电池的价格决定的主要因素。太阳能电池经过测试后即由其转换效率决定其等级，转换效率越高的等级，价格越昂贵。因此，要产出最大的经济效益，就需要将工艺保持在生产转换效率高的太阳能电池的条件下，而要达到这样的条件的一重要因素，就是在检验阶段中必须要具备一准确地、快速地、高产量地对太阳能电池做筛选与检测的装置。

太阳能电池在大量生产时，若在检测时先行初步地筛选太阳能电池，然后仅针对筛选过后可能有问题的太阳能电池再进行光学检测，即可增加检测的速度，提高产品的检测能量，并使工艺控制更加稳定。然而，目前光学检测技术并无法在不增加成本的情形下，应付大量生产的检测要求。因此具备筛选功能的解决方案，以成本控制的角度来说，是十分必要的。

太阳能电池上的缺陷会影响到转换效率，其中严重的裂痕(Crack)缺陷甚至可能造成电路的短断路情形。一般的光学图像检测技术，在大量生产的情形下，不容易完全找出裂痕缺陷。更何况当裂痕相当微小或隐藏于太阳能电池的表面下时，光学图像来检测是更加困难。

针对上述的问题，需要一种能够以筛选的方法提高检测能量，并且能快速检测出如裂痕等的检测装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种太阳能电池光学检测装置及其方法，以改善现有技术的缺陷。

本发明的太阳能电池光学检测装置包含一电源供应单元、一热图像提取单元、一计算单元及一可见光图像提取单元。电源供应单元提供一逆向偏压使得太阳能电池的缺陷发热而产生热点，热图像提取单元提取太阳能电池的热图像，计算单元的热图像分析模块找出热图像中的热点，而定位模块计算热点的中心位置，可见光图像提取单元显示与记录热点缺陷种类。

在一实施例中，施于在太阳能电池上而使缺陷发热的逆向偏压是该太阳能电池的P-N结(P-N Junction)的击穿电压，而热点的温度高于一最低温度阈值，且热点的范围大于一最小面积值。

本发明的太阳能电池光学检测方法先提供一太阳能电池一逆向偏压，之后以一热图像提取单元提取该太阳能电池的热图像，再从该热图像中找出温度高于一最低温度阈值及其范围大于一最小面积值的热点。

上述有关本发明所揭示的太阳能电池光学检测装置及其方法，利用偏压产生的热图像与分析热图像的方法快速地筛选合格与不合格产品，并在不合格产品中找出热点所在的位置，然后截取出热点的缺陷图像，这样的安排可提高检测能量。而从热图像中更可快速地检测出包含如裂痕等不易检测出的缺陷，甚至得以检测出难以检测的微小的裂痕。

附图说明

图1例示本发明一实施例的太阳能电池光学检测装置示意图；

图2例示激光指向器的使用示意图；

图3例示本发明另一实施例的太阳能电池光学检测装置示意图；以及

图4例示本发明一实施例的太阳能电池光学检测流程图。

其中，附图标记说明如下：

100  太阳能电池光学检测装置    102  太阳能电池

104  平台                      106  电源供应单元

108  热图像提取单元            110  计算单元

112  移动模块                  114  可见光图像提取元件

116  红外线热像仪              118  摄像机

120  X轴移动单元         122  Y轴移动组合单元

124  马达                126  Y轴移动单元

128  滑移单元            130  马达

132  显示器              134  表面

136  端接头              138  正极线

202  激光指向器          302  移动平台

S402～S416  流程步骤

具体实施方式

图1及图2例示本发明一实施例的太阳能电池光学检测装置100。太阳能电池102放置在太阳能电池光学检测装置100的平台104上。电源供应单元106提供一逆向偏压于太阳能电池102，使得太阳能电池102上的缺陷因该偏压而产生高温。热图像提取单元108包含一连接于计算单元110的红外线热像仪116，其可提取太阳能电池102的热图像。缺陷在热图像上显示的热点则由与热图像提取单元108相连接的计算单元110中找出。若有热点存在，计算单元110即可计算出热点的中心位置。

参考图1，平台104的表面134为一金属表面，其与放置于其上的太阳能电池102的负极做电性接触。电源供应单元106的正极与平台104的端接头136相接连，而负极与太阳能电池102的正极线138相接连，使该太阳能电池102被施予逆向偏压。太阳能电池102上的缺陷会因为施加的逆向偏压产生高温而形成热点。该逆向偏压的电压大小可为太阳能电池的P-N结的击穿电压。

参考图1，光学检测装置100还包含一可见光图像提取元件114，提取该热点的可见光图像。可见光图像提取元件114包含一摄像机118，而该摄像机118也与计算单元110相连接。摄像机118可使用包含如电荷耦合元件摄像机、互补式金属氧化物半导体摄像机、单一线型摄像机(LinescanCamera)或矩阵型摄像机(Area Camera)。可见光分析模块可将摄像机118所拍摄的可见光图像中的缺陷加以分析，找出缺陷所属的种类，然后将分析结果存放于统计分析数据库中。摄像机118用于拍摄缺陷的形态，若缺陷十分微小，则摄像机118需使用较高的倍率才可将缺陷拍摄清楚。当摄像机118使用高倍率拍摄时，其所能照到的视野范围会很小，于检测当时不容易知道拍摄的位置。此时，可利用一激光指向器202将其光束指向摄像机118的光学图像画面的中心位置，如此便可清楚地知道摄像机118正在拍摄的位置所在，如图2所示。

参考图1，计算单元110包含热图像分析模块、可见光图像分析模块以及定位模块。热图像分析模块从红外线热像仪116拍摄的热图像中，找出温度高于一最低温度阈值和高温范围大于一最小面积值的缺陷热点。定位模块计算出缺陷热点的中心点位置坐标，以及热点相对于摄像机118中心的位移。最低温度阈值与最小面积值可由操作者设定或使用检测装置的预设值，而其中最小面积值的预设值可为1像素。热点面积可由一般图像处理的边缘检测(Edge Detection)方法或图像二质化(Binarize)方法予以计算或定义。边缘检测方法可为例如一阶或二阶梯度(Gradient)等方法，图像二质化方法可为固定阈值(Fixed Threshold)设定或自动阈值(Adaptive Threshold)计算等方法。热点的代表温度可为热点的面积中的最大值、面积中像素的中数、面积中像素的众数或平均值。特而言之，计算单元110还包含一显示器132，其可显示热图像提取单元108与可见光图像提取元件114所拍摄的图像。

参考图1，热图像提取单元108设置在移动模块112上，使得热图像提取单元108可移动至平台104的任何地方进行热图像提取。移动模块112也可依热点的中心位置将可见光图像提取元件114移动到热点位置上，然后提取出热点所在位置的缺陷的可见光图像。移动模块112可包含X轴移动单元120与Y轴移动组合单元122，使得移动模块112可提供X-Y平面上的移动。X轴移动单元120的驱动方式可使用如实施例所示由马达124或螺杆(图未示)所构成。X轴移动单元120也可使用包含如线性马达或传动皮带等相类似的装置。Y轴移动组合单元122包含Y轴移动单元126与滑移单元128。Y轴移动单元126的驱动方式可使用如实施例所示由马达130或螺杆(图未示)所构成，也可使用包含如线性马达或传动皮带等相类似的装置。滑移单元128可使用如滑轨等或相类似的装置。

图3例示本发明另一实施例的太阳能电池光学检测装置示意图。红外线热像仪116与摄像机118固定在固定框架304上，而太阳能电池102则放置在一移动平台302上，使得太阳能电池102在检测时可被移动。当红外线热像仪116提取放置在移动平台302上的太阳能电池102的热图像后，移动平台302即可如图3箭头所示移动至摄像机118下方，然后依热图像上的热点的中心位置移动平台302，逐一摄取热点的缺陷图像。移动平台302在X方向与Y方向上移动(图未示)，其可使用包含如X-Y平台或其他类似者。在驱动方式上，移动平台302可包含如马达自动驱动或者以手动方式驱动。

图4例示本发明一实施例的太阳能电池光学检测流程图。在步骤S402中，首先将一太阳能电池放置在一平台上，并使该平台的金属表面与太阳能电池的负极端做电性接触。在步骤S404中，一电源供应单元的正极与平台上的端接头接连，而负极与太阳能电池的正极线相接连，然后调整电源供应单元的逆向偏压使得太阳能电池产生击穿电流。在步骤S406中，热图像提取单元提取太阳能电池受偏压而产生的热图像。在步骤S408中，计算单元的热图像分析模块找出温度高于一最低温度阈值及其范围大于一最小面积值的热点。在步骤S410中，判断太阳能电池上是否有热点？若无，即将该太阳能电池列为合格品，并结束检测流程。在步骤S412中，若太阳能电池上发现热点，则计算单元的定位模块即计算出热点的中心位置。在步骤S414中，依照热点的中心位置，可见光图像提取元件提取出热点的可见光图像。在步骤S416中，计算单元内的可见光图像分析模块将所提取的图像数据进行缺陷分析，并将分析结果存入一数据库中。

上述有关本发明所揭示的太阳能电池光学检测装置及其方法，利用偏压产生的热图像与分析热图像的方法快速地筛选合格与不合格产品，并在不合格产品中找出热点所在的位置，然后截取出热点的缺陷图像，这样的安排可提高检测能量。而从热图像中更可快速地检测出包含如裂痕等不易检测出的缺陷，甚至得以检测出难以检测的微小的裂痕。

本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而本领域普通技术人员仍可能基于本发明的教导及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰。因此，本发明的保护范围应不限于实施例所揭示的，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为以下的权利要求书所涵盖。

Claims (17)

1.一种太阳能电池光学检测装置，包含：

一电源供应单元，提供一太阳能电池一逆向偏压；

一热图像提取单元，提取该太阳能电池的热图像；以及

一计算单元，包含一热图像分析模块与一定位模块，该热图像分析模块找出该热图像的热点，而该定位模块算出该热点的中心位置。

2.根据权利要求1的太阳能电池光学检测装置，其中该热点的温度高于一最低温度阈值，且该热点的范围大于一最小面积值。

3.根据权利要求1的太阳能电池光学检测装置，其还包含一移动模块，用以移动该热图像提取单元。

4.根据权利要求1的太阳能电池光学检测装置，其中该逆向偏压是该太阳能电池的P-N结的击穿电压。

5.根据权利要求1的太阳能电池光学检测装置，其还包含一可见光图像提取元件，提取该热点的可见光图像。

6.根据权利要求5的太阳能电池光学检测装置，其中该计算单元还包含一可见光图像分析模块，依据该可见光图像分析缺陷的种类。

7.根据权利要求5的太阳能电池光学检测装置，其还包含一移动模块，移动该热图像提取单元与该可见光图像提取元件。

8.根据权利要求5的太阳能电池光学检测装置，其还包含一显示器，显示该热图像提取单元与该可见光图像提取元件所拍摄的图像。

9.根据权利要求5的太阳能电池光学检测装置，其中该可见光图像提取元件包含一摄像机。

10.根据权利要求9的太阳能电池光学检测装置，其中该摄像机是电荷耦合元件摄像机、互补式金属氧化物半导体摄像机、单一线型摄像机或矩阵型摄像机。

11.根据权利要求9的太阳能电池光学检测装置，其还包含一激光指向器，该激光指向器的光束指向该摄像机的光学图像画面的中心位置。

12.根据权利要求1的太阳能电池光学检测装置，其还包含一移动平台，该太阳能电池放置于该移动平台上。

13.根据权利要求12的太阳能电池光学检测装置，其中该移动平台是X-Y移动平台。

14.根据权利要求12的太阳能电池光学检测装置，其中该移动平台是马达驱动平台或手动驱动平台。

15.一种太阳能电池光学检测方法，包含下列步骤：

提供一太阳能电池一逆向偏压；

以一热图像提取单元提取该太阳能电池的热图像；以及

从该热图像中找出温度高于一最低温度阈值及范围大于一最小面积值的热点。

16.根据权利要求15的太阳能电池光学检测方法，其还包含下列步骤：

计算该热点的中心位置；

以一可见光图像提取元件依该中心位置提取该热点的可见光图像；

分析该可见光图像的缺陷种类；以及

将该缺陷种类分析结果存入一统计数据库中。

17.根据权利要求16的太阳能电池光学检测方法，其中该逆向偏压是该太阳能电池的P-N结的击穿电压。

Images