CN101988904A - 太阳能电池缺陷检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种太阳能电池缺陷检测方法，将激光扩束器对准太阳能电池，用激光扩束器调节激光光斑大小，使激光光斑能够覆盖整片电池；用激光控制器调节激光束波长，使太阳能电池发光；用相机对准太阳能电池，对发光电池进行拍照，通过数据线将相机拍照的图像传至计算机，利用计算机程序判别电池是否存在缺陷。本发明通过激光扩束器，将半导体激光光源发出的激光束直接扩散到整片电池表面，无论被检电池是否安装到电池阵基板上，也无需移动电池，都可以方便检测到整片电池，通过激光控制器控制激光束的波长，使电池发出的光处于最佳状态，提高检测精度，本发明操作方便、快捷。适用于所有与太阳能电池缺陷检测有关的场合。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池检测技术领域，特别是涉及一种太阳能电池缺陷检测方法。
背景技术
太阳能电池的缺陷表现为电池表面的坏点和裂纹，目前对太阳能电池的缺陷检测方法为电致发光检测方法，其基本原理为半导体材料中处于激发态的电子可以向较低的能级跃迁，并以光辐射的形式放出能量，电池发光检测方法具体操作为对太阳能电池通以一定的电流，利用电池的电致发光原理使电池发光，然后利用成像单元对发光的电池进行拍照，最后利用发光图像判断电池是否存在缺陷，有坏点缺陷的电池的发光图像表现为图像表面存在黑点，有裂纹缺陷的电池的发光图像表现为图像表面存在无规律的放射性纹路。电致发光检测方法的优点是检测装置容易得到，成本低。缺点是该方法属于接触式检测，即检测夹具夹在电池上进行电池检测，会对电池造成机械损伤，并且加电电流大小随电池温度变化会产生波动造成电池发光亮度变化从而影响检测结果，对于禁止接触检测的场合，该方法无法使用。
经过检索发现申请号为200910046715.X，公开号为CN101487802A，专利名称为：太阳能电池板裂纹检测仪的发明专利申请，内容包括激光控制器、转动镜控制器、激光源、反射镜、转动镜、成像透镜、线阵CCD、推扫驱动装置、计算机和载物台。激光源、反射镜、转动镜、成像透镜、线阵CCD依次成光路连接；激光源发射的激光束经过反射镜反射后，照射到转动镜上，转动镜按照一定的频率旋转，将激光束反射到被测太阳能电池板表面，并实现对其表面的行扫描，被电池板反射的激光能量经过成像透镜后成像于线阵CCD上，CCD将图象数据采集到计算机中。上述技术无需检测夹具，解决了接触检测对电池造成机械损伤的问题，无外加电流施放于太阳电池，避免了电致发光造成的电池热击穿问题，既可有效保护被检电池，还能够用于禁止接触电池检测的场合。但是该检测仪由于采用了多次反射，使得整体结构复杂；采用逐行扫描的方式，电池只有在移动状态才能得到整体缺陷检测，若电池已安装到电池阵基板上，还会给电池检测带来更大的不便，且该装置不具备激光扩束器，故无法自由调节激光光斑大小，所以该装置所测电池面积不能超过激光器发射的激光光斑大小，若使用该装置进行太阳电池裂纹检测则需要根据电池板电池大小配备专用激光器，这就使得设备可操作性降低，另外该装置不具备激光滤波功能，所以从电池片上反射的高亮度激光也会被CCD相机采集，这样就造成过曝光问题使得设备成像质量下降。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种太阳能电池缺陷检测方法。无论被检电池是否安装到电池阵基板上，无需移动电池，该方法都可以方便检测到整片电池，具有简单、高效和高检测精度的特点。
本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种太阳能电池缺陷检测方法，包括以下步骤：
(1)用控制线将半导体激光光源输入端与激光控制器连接，半导体激光光源的输出端用光纤与激光扩束器连接；用数据线将工业黑白CCD相机连接到计算机上，并在含有红外拍照功能的工业黑白CCD相机镜头前安装一滤光片；
(2)检测时，将激光扩束器对准太阳能电池，用激光扩束器调节激光光斑大小，使激光光斑能够覆盖整片电池；用激光控制器调节激光束波长，使太阳能电池发光；
(3)将(1)中相机对准太阳能电池，对发光电池进行拍照，通过数据线将(1)中相机拍照的图像传至计算机，利用计算机程序判别电池是否存在缺陷。
而且，(2)中所述的太阳能电池为硅太阳能电池，激光控制器将激光束波长调至0-900nm，使硅太阳能电池发出中红外波段的红外光斑。
而且，(2)中所述的太阳能电池为砷化镓太阳能电池，激光控制器将激光束波长调至0-876nm，使砷化镓太阳能电池发出近红外波段的红外光斑。
而且，(2)中所述的太阳能电池为三结砷化镓太阳能电池时，激光控制器将激光束波长调至0-666nm，使三结砷化镓太阳能电池发出红色可见光斑。
本发明的优点和有益效果为：
1.本发明通过激光扩束器，将半导体激光光源发出的激光束直接扩散到整片电池表面，无论被检电池是否安装到电池阵基板上，也无需移动电池，都可以方便检测到整片电池，通过激光控制器控制激光束的波长，使电池发出的光处于最佳状态，提高检测精度，本发明操作方便、快捷。适用于所有与太阳能电池缺陷检测有关的场合。
2.本发明通过CCD相机对发光电池进行拍照，减少了光束反射后传递到计算机产生的误差，进一步提高了电池检测的精度。
附图说明
图1为本发明使用的检测装置示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
首先用控制线9将GKD-0450FMS-2T型号半导体激光光源8输入端与AmberRed-10000型号激光控制器10连接，半导体激光光源的输出端用光纤7与GKD-ZX-03型号激光扩束器6连接；用数据线2将含有红外拍照功能的Point-Grey-GRAS-50S5M/C型号工业黑白CCD相机3连接到计算机1上，并在所述CCD相机镜头前安装一VIS-LPF550型号滤光片4，激光控制器通过控制线控制半导体激光光源发出的激光束，半导体激光光源作为太阳能电池5发光激发源。
检测硅太阳能电池时，AmberRed-10000型号激光控制器将GKD-0450FMS-2T型号半导体激光光源发出的激光束波长调至0-900nm，经光纤传递至GKD-ZX-03型号的激光扩束器，将激光束扩散到整片电池表面，电池发出中红外波段的红外光斑。
检测单结砷化镓太阳能电池时，AmberYellow-10000型号激光控制器将GKD-0450FMS-2T型号半导体激光光源发出的激光束波长调至0-876nm，经光纤传递至GKD-ZX-03型号的激光扩束器，将激光束扩散到整片电池表面，电池发出近红外波段的红外光斑。
检测三结砷化镓太阳能电池时，AmberGreen-10000型号激光控制器将GKD-0450FMS-2T型号半导体激光光源发出的激光束波长调至0-666nm，经光纤传递至GKD-ZX-03型号的激光扩束器，将激光束扩散到整片电池表面，电池发出红色可见光斑。
在具有红外拍照功能Point-Grey-GRAS-50S5M/C型号的工业黑白CCD相机镜头上安装VIS-LPF550型号滤光片，通过滤光片将激光照射到电池表面后产生的反射光滤除后，对发光电池进行拍照；通过数据线将工业黑白CCD相机拍照的图像传至计算机。
利用计算机程序判别电池是否存在缺陷，如果计算机显示的图像存在黑点，说明电池存在坏点缺陷；如果电池表面有不规则的发射状条纹，说明电池存在裂纹缺陷。
本发明的工作原理：利用太阳能电池光致发光原理，采用激光照射太阳能电池，使电池发光，然后利用成像单元对发光图像进行拍照，并利用智能处理软件自动分析电池是否存在缺陷。当太阳能电池受光照后，入射光子激发电池中的电子向较低能级跃迁，并以光辐射的形式放出能量，使得完好的电池经照射后会发出一定强度一定波长的光，而有坏点缺陷或裂纹缺陷的电池，由于损坏位置局部电池被破坏不具备光之发光效应，这样缺陷部位在电池光之发光图像上表现为黑点或发射状条纹。
本发明采用光之发光技术进行检测，采用激光扩束器，将半导体激光光源发出的激光束扩散到整片电池表面，无论被检电池是否安装到电池阵基板上，无需移动电池，都可以方便检测到整片电池，本发明操作方便、快捷、检测精度高。
Claims (4)
1.一种太阳能电池缺陷检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)用控制线将半导体激光光源输入端与激光控制器连接，半导体激光光源的输出端用光纤与激光扩束器连接；用数据线将工业黑白CCD相机连接到计算机上，并在含有红外拍照功能的工业黑白CCD相机镜头前安装一滤光片；
(2)检测时，将激光扩束器对准太阳能电池，用激光扩束器调节激光光斑大小，使激光光斑能够覆盖整片电池；用激光控制器调节激光束波长，使太阳能电池发光；
(3)将(1)中相机对准太阳能电池，对发光电池进行拍照，通过数据线将(1)中相机拍照的图像传至计算机，利用计算机程序判别电池是否存在缺陷。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池缺陷检测方法，其特征在于：(2)中所述的太阳能电池为硅太阳能电池，激光控制器将激光束波长调至0-900nm，使硅太阳能电池发出中红外波段的红外光斑。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池缺陷检测方法，其特征在于：(2)中所述的太阳能电池为砷化镓太阳能电池，激光控制器将激光束波长调至0-876nm，使砷化镓太阳能电池发出近红外波段的红外光斑。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池缺陷检测方法，其特征在于：(2)中所述的太阳能电池为三结砷化镓太阳能电池时，激光控制器将激光束波长调至0-666nm，使三结砷化镓太阳能电池发出红色可见光斑。
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