CN102253046B - 太阳能电池片电致发光缺陷检测与iv检测一体化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于检测系统领域，具体的说，涉及一种可应用于太阳能电池片的EL缺陷检测和IV检测的一体化系统，包括用于固定电池片的探针夹持机构；IV检测系统，包括设于探针夹持机构上方、用于IV检测的照明系统，与探针夹持机构连接的IV数据处理器；EL检测系统，包括成像系统以及与探针夹持机构连接的电源；电路转换装置，与探针夹持机构连接，用于切换IV检测系统和EL检测系统，本发明通过一电路转换装置将EL缺陷检测和IV检测整合成一个系统，减少了探针夹电池片的次数，具有检测效率高和破损率低的优点。
Description
技术领域
本发明属于检测系统领域，具体的说，涉及一种可应用于太阳能电池片的EL缺陷检测和IV检测的一体化系统。
背景技术
EL检测系统，是根据电致发光原理，采集太阳能电池荧光信号并影摄成像，通过影摄图像来检测太阳能电池缺陷，判断电池片的质量，能检测出太阳能电池片的裂纹、黑芯、污染等缺陷。
IV检测系统，是通过太阳光模拟器发出的光照在电池片上，使电池片产生电流电压等信号，然后由数据处理系统进行数据采集和处理，能检测出太阳能电池片的转换效率、填充因子、并联电阻、短路电流以及开路电压等重要的光电性能参数，从而为做发电组件提供依据。
IV检测系统需要用探针夹住太阳能电池片的主栅线以便采集所需信号，EL检测系统也需要用探针夹住太阳能电池片的主栅线，以向电池片加电。探针在夹住太阳能电池片的过程中，会对电池片产生一定程度的损坏，增加了破损率。而且现有的太阳能电池片检测设备，都是分别进行IV检测和EL缺陷检测，这样需要用探针对电池片夹两次，这就会对电池片产生更大的损伤，检测的效率也会很低。
在接触式检测过程中，被检测样品的破损率是衡量一个检测系统的最重要的指标之一，尽量降低被检测样品的破损率，是检测系统必须具备的品质。在EL检测和IV检测过程中，减少探针的夹片次数，无疑会在一定程度上减小破损率，也能提高电池片的质量。
图1为现有的IV光电性能检测系统，包括太阳光模拟器1，探针架5和IV数据处理器8。其中，探针通过导线7与IV数据处理器8相连，检测时，探针6上下夹住电池片4的主栅线，由脉冲氙灯2发出模拟太阳光束3，照到电池片电池片4的表面上，电池片4产生的电信号通过探针6以及导线7传输到IV数据处理器8中，由处理器8得到电池片4的相关光电性能参数。
图2为现有的EL缺陷检测系统，包括CCD相机9，可编程电源10，图像处理单元17和探针架5。检测时，探针6上下夹住电池片4的主栅线，可编程电源通过导线7给电池片4加电，由CCD相机9收集电池片4发出的光束11然后成像，与CCD相机9相连的图像处理单元17可以得到电池片4的各种缺陷，如黑芯、黑边和裂纹等。
图3A是探针架的主视图，图3B是探针架的俯视图，太阳能电池片4一般是很薄、很脆弱，很容易发生破损或者碎片。从图3A可以看出，探针每夹一次电池片4，必然给电池片4带来一定的受力，使得电池片4产生一定程度的破损。所以一个电池片4经过图1所示的IV检测，再经过图2所示的EL检测，探针夹两次电池片4，增加了电池片4破损的风险。
发明内容
本发明克服了现有技术中的缺点，提供了一种太阳能电池片电致发光缺陷检测与IV检测一体化系统，其将EL检测和IV检测整合起来，这种检测系统只需要用探针夹一次电池片，减少了太阳能电池片的破损率，而且为了提高生产效率，减少IV检测和EL检测的时间，并且实现了快速的检测转换。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种太阳能电池片电致发光缺陷检测与IV检测一体化系统，包括
用于固定电池片的探针夹持机构；
IV检测系统，包括设于探针夹持机构上方、用于IV检测的照明系统，与探针夹持机构连接的IV数据处理器；
EL检测系统，包括成像系统以及与探针夹持机构连接的电源；
电路转换装置，与探针夹持机构连接，用于切换IV检测系统和EL检测系统。
进一步，所述电路转换装置包括设于所述探针夹持机构和IV数据处理器之间的第一继电器开关，以及设于所述探针夹持机构和上述电源之间的第二继电器开关。
进一步，所述成像系统包括位于探针夹持机构侧上方的相机和反射镜。
进一步，所述成像系统包括相机以及和相机连接的机械推杆装置。
进一步，所述成像系统包括位于探针夹持机构侧上方的相机，所述探针夹持机构为可旋转设置。
进一步，所述探针夹持机构以一端为支点旋转。
进一步，所述探针夹持机构和照明系统之间设有低通滤光片，所述成像系统包括位于探针夹持机构侧上方、对应所述低通滤光片设置的相机。
进一步，所述照明系统为太阳光模拟器。
进一步，所述太阳光模拟器包括脉冲氙灯。
进一步，所述电源为可编程电源。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过一电路转换装置将EL缺陷检测和IV检测整合成一个系统，减少了探针夹电池片的次数，具有检测效率高和破损率低的优点。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是现有的IV检测系统示意图；
图2是现有的EL缺陷检测系统示意图；
图3A是探针架的主视图；
图3B是探针架的俯视图；
图4是电路转换装置视图；
图5是本发明的IV检测和EL整合系统示意图；
图6是本发明增加反射镜后的示意图；
图7是本发明增加机械推杆装置的示意图；
图8是本发明探针夹持机构为可旋转型的示意图；
图9A是本发明增加低通滤光片，IV检测时的示意图；
图9B是本发明增加低通滤光片，EL检测时的示意图。
具体实施方式
如图4、5所示，本发明所述的太阳能电池片电致发光缺陷检测与IV检测一体化系统，参阅图3A、3B，探针6装在探针架5上，探针架5通过导线7和第一继电器开关15与IV数据处理器8相连，探针架5与用于EL检测的可编程电源10之间也通过第二继电器开关16和导线7相连。第一继电器开关15和第二继电器开关16是高速的，可以保证检测的效率。在进行IV检测时，连通电池片4和IV数据处理器8，切断探针6和EL加电平台的联系，脉冲氙灯2发出光束3，照在电池片4上，电池片4产生电压和电流信号通过闭合着的第一继电器开关15传输到IV数据处理器8，这个过程中第二继电器开关16是断开的，可以防止电信号从可编程电源10一端漏出，也防止可编程电源10给电池片4施加干扰信号，保证检测的精度。进行EL缺陷检测时，第二继电器开关16闭合，可编程电源10给电池片4加电，电池片4由于电致发光效应发出光束11，CCD相机9通过接收光束11对电池片4成像，这个过程中第一继电器开关15是断开的，可以防止电池片4上的电荷流向IV检测系统的IV数据处理器8。为了视图的简洁明了，图示中隐藏了探针6，电路部分和图像处理单元。由此，EL缺陷检测和IV光学检测可以在一个系统里完成，只需要探针夹一次电池片4，降低了电池片4的破损风险。
总的来说，进行IV检测时，第二继电器开关16是断开的，第一继电器开关15是连通的；而进行EL检测时，第二继电器开关16是连通的，第一继电器开关15是断开的。
但是，电池片4被加电后，有成像系统对电池片4产生的荧光进行捕捉成像，成像系统不能挡住太阳光模拟器1发出的光，所以必须放在电池片4的斜上方，即太阳光模拟器1的外沿部分。这样，由于存在倾斜角13，所以EL检测的成像会产生畸变，对图像处理带来了一定的难度。
本发明提出了4种实施方式来解决这个问题。
实施例1，如图6所示，其在图5的基础上增加了一块反射镜12，对比图5和图6，改良后的光束11倾斜角14要小于改之前的倾斜角13，所以改良后的CCD相机9成像质量好于改良前的。另外通过反射镜12，光路上的空间就更开阔，CCD相机9的镜头选择就更具灵活性。
实施例2，如图7所示，对比图5，本实施例在原有的基础上增加了机械推杆装置，该机械推杆装置包括一支撑架18和机械推杆19，CCD相机9可以通过机械推杆19往返运动。进行IV检测时，CCD相机9处于光束3的外沿处的初始位置，不能挡住光束3，这样就不会影响IV检测的结果；IV检测完成后，机械推杆19将CCD相机9推到电池片4正上方进行EL检测，此时光束11与CCD相机9的成像倾斜角为零，可以得到最佳的成像质量。
实施例3，如图8所示，将原有的探针夹持机构改成可旋转型的，进行IV检测时，电池片4处于水平位置；IV检测完成后，进行EL检测时，夹持机构以一端为支点旋转，使电池片4从水平方向旋转到与CCD相机9成像方向垂直，光束11与CCD相机9的成像倾斜角为零，EL检测完成后，夹持机构回到水平位置等待IV检测，也能消除成像畸变的缺点。
实施例4，如图9A、图9B所示，在原有方案图5的基础上增加了低通滤光片21，使波长小于900nm的光能全部透过，而大于950nm的光全反射，并且反射光11与CCD相机9的成像倾斜角为零，也可以提高成像质量。
本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。
Claims (9)
1.一种太阳能电池片电致发光缺陷检测与IV检测一体化系统，其特征在于：包括
用于固定电池片的探针夹持机构；
IV检测系统，包括设于探针夹持机构上方、用于IV检测的照明系统，与探针夹持机构连接的IV数据处理器；
EL检测系统，包括成像系统以及与探针夹持机构连接的电源；
电路转换装置，与探针夹持机构连接，用于切换IV检测系统和EL检测系统，所述电路转换装置包括设于所述探针夹持机构和IV数据处理器之间的第一继电器开关，以及设于所述探针夹持机构和上述电源之间的第二继电器开关。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池片电致发光缺陷检测与IV检测一体化系统，其特征在于：所述成像系统包括位于探针夹持机构侧上方的相机和反射镜。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池片电致发光缺陷检测与IV检测一体化系统，其特征在于：所述成像系统包括相机以及和相机连接的机械推杆装置。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池片电致发光缺陷检测与IV检测一体化系统，其特征在于：所述成像系统包括位于探针夹持机构侧上方的相机，所述探针夹持机构为可旋转设置。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池片电致发光缺陷检测与IV检测一体化系统，其特征在于：所述探针夹持机构以一端为支点旋转。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池片电致发光缺陷检测与IV检测一体化系统，其特征在于：所述探针夹持机构和照明系统之间设有低通滤光片，所述成像系统包括位于探针夹持机构侧上方、对应所述低通滤光片设置的相机。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池片电致发光缺陷检测与IV检测一体化系统，其特征在于：所述照明系统为太阳光模拟器。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池片电致发光缺陷检测与IV检测一体化系统，其特征在于：所述太阳光模拟器包括脉冲氙灯。
9.根据权利要求1所述的太阳能电池片电致发光缺陷检测与IV检测一体化系统，其特征在于：所述电源为可编程电源。
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