CN102956519A - 检测太阳能电池板的音波检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明关于一种用以检测太阳能电池板的音波检测装置。音波检测装置包含至少一音源输出单元，提供至少一第一音讯；至少一集音元件，设于至少一音源输出单元上方；至少一收音单元，设于至少一集音元件相对于音源输出单元的另一端；以及一隔震元件，设于至少一音源输出单元及至少一集音元件间，且太阳能电池板适可设置于隔震元件上。其中，至少一第一音讯通过太阳能电池板后，将形成为至少一第二音讯，至少一第二音讯接着为至少一集音元件接收并传递至至少一收音单元，至少一收音单元继而将至少一第二音讯相应转换为至少一数字信号后输出。

Description

检测太阳能电池板的音波检测装置及方法

技术领域

本发明关于一种用于检测一太阳能电池板的装置及方法。更详细而言，本发明关于一种利用一音波检测装置以检测一太阳能电池板的装置及方法。

背景技术

太阳能电池板在生产过程中可能产生各种各样的缺陷，比如：硅材料的扩散、钝化、裂纹、污染、烧结缺陷等等，这些缺陷一方面会导致太阳能电池板转换效率的降低，另一方面则会对未来的使用上带来潜在危险，因此，缺陷检查对于太阳能电池板的品质控制便显得相当重要。目前针对太阳能电池板的缺陷检查，大多是依靠人工目测，但人工目测只能看到受损严重的裂纹，对于其他类型的缺陷(例如微细的隐裂)并无法利用人工目测进行检视。

如果能够及早在生产过程中发现这些具有微小裂缝的太阳能电池板，并将其筛选出来，就能避免后续损害的发生。主要原因在于，虽然这些微小裂缝在初期并不会造成太阳能电池板的破裂，然而在后续产品化的过程中，因为太阳能电池板常会处于高度机械负荷的生产步骤，故这些原本未具威胁性的微小裂缝将会因此而逐渐扩大，进而导致太阳能电池板出现破裂的情形，适以，若可谨慎地于生产初期就优先筛选出这些具有微小裂缝的太阳能电池板，便将有助于提升后续的生产效益。

于现有技术中存在许多在太阳能电池板上进行微小裂缝辨认的方法，例如使用人工检测方式、超音波方式或基于红外线原理的检测方式。其中，人工检测方式将太阳能电池板如扇子般进行搧动，并在搧动摇摆的过程中，聆听太阳能电池板所产生的风声中是否存在有异音，藉以判断太阳能电池板上是否存在瑕疵。然而，此种人工检测方式因为缺乏精准数据的判断，因此具有相当大的误差空间。此外，当使用超音波方式时，可能会产生机械性刺激而导致太阳能电池板的破裂。并且，基于红外线原理的检测方式，虽然能够更为有效地检测出太阳能电池板及元件中存在的裂纹，但这种利用温度差所进行的检测原理，若遭遇其他不会产生温度差的缺陷，将一样无法进行检测。

另一方面，尚有一种基于太阳能电池板电致发光(EL electroluminescence)原理的检测方法，可以有效地利用光效益检测太阳能电池板存在的各种缺陷。但是，此种检测方法所检测出来的缺陷除可能表示有裂缝的存在外，也可能检测出太阳能电池板厚度不均等问题，故无法仅针对单一的「裂缝」情况进行检测。并且，太阳能电池板电致发光因光学镜头的限制，使得此种检测方法无法在不到1公尺的距离下拍摄2公尺宽的物体，而太阳能电池板元件生产线的传送高度一般不超过1.3公尺，绝大部分在1公尺左右。所以为了能在生产线上拍摄太阳能电池板元件的缺陷，会需要利用多个高倍率镜头的相机来进行拍摄，接着再把所得的数个影像拼接在一起进行观察检测。这种检测方式虽然简单，但是由于高倍率镜头的红外线相机售价较高，从而使得过高的设备成本限制了此种检测技术的普及。

综上所述，如何提供一种可以简单操作且设备成本较低的检测装置，同时可于检测过程中避免太阳能电池板的破坏，便为此业界亟需努力的目标。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种用以检测太阳能电池板的音波检测装置及方法，其经由量测穿透太阳能电池板的一音波，以判断该太阳能电池板是否存有缺陷的装置及方法。

本发明的又一目的在于提供一种用于检测太阳能电池板的音波检测装置及方法，其可避免破坏太阳能电池板内部的多晶组织结构，降低检测成本，以提高产品良率。

为达上述目的，本发明用以检测一太阳能电池板的一音波检测装置包含至少一音源输出单元，提供至少一第一音讯；至少一集音元件，设于至少一音源输出单元上方；至少一收音单元，设于至少一集音元件相对于至少一音源输出单元的另一端；以及一隔震元件，设于至少一音源输出单元及至少一集音元件间，且太阳能电池板适可设置于隔震元件。其中，至少一第一音讯通过太阳能电池板后，将形成为至少一第二音讯，至少一第二音讯接着为至少一集音元件接收并传递至至少一收音单元，至少一收音单元继而将至少一第二音讯相应转换为至少一数字信号后输出。

在参阅图式及随后描述的实施方式后，此技术领域具有通常知识者便可了解本发明的其他目的，以及本发明的技术手段及实施方面。

附图说明

图1为本发明音波检测装置的第一实施例的前视图；

图2为本发明音波检测装置的第一实施例的立体示意图；

图3A为本发明第一实施例的一正常未受损的太阳能电池板的振动信号示意图；

图3B为本发明第一实施例的一受损的太阳能电池板的振动信号示意图；

图4为本发明音波检测装置的第二实施例的立体示意图；

图5为本发明音波检测装置的第三实施例的立体示意图；

图6为本发明音波检测装置的第四实施例的立体示意图；以及

图7为本发明音波检测方法的流程图。

主要元件符号说明：

1音波检测装置

11太阳能电池板

12音源输出单元

13集音元件

14收音单元

15隔震元件

16吸音元件

17输送元件

171输送带

2音波检测装置

21太阳能电池板

22音源输出单元

23集音元件

24收音单元

25隔震元件

26吸音元件

27输送元件

3音波检测装置

31太阳能电池板

32音源输出单元

33集音元件

34收音单元

35隔震元件

36吸音元件

4音波检测装置

41太阳能电池板

42音源输出单元

43集音元件

44收音单元

45隔震元件

46吸音元件

具体实施方式

本发明用以检测一太阳能电池板的一音波检测装置包含至少一音源输出单元、至少一集音元件、至少一收音单元以及一隔震元件。其中，至少一音源输出单元适可提供至少一第一音讯，至少一集音元件设于至少一音源输出单元上方，至少一收音单元设于至少一集音元件相对于至少一音源输出单元的另一端，且隔震元件设于至少一音源输出单元及至少一集音元件间。此外，所欲检测的太阳能电池板适可设置于隔震元件上，以避免太阳能电池板在进行测试的过程中遭受到损坏。

图1及图2为本发明的第一实施例。如图所示，音波检测装置1具有一音源输出单元12、一集音元件13、相对集音元件13设置的一收音单元14及一隔震元件15。其中，一太阳能电池板11适可设置于隔震元件15上，以避免于检测过程中对太阳能电池板11造成损坏。于本实施例中，音波检测装置1更进一步包含一吸音元件16及一输送元件17。其中，吸音元件16环绕音源输出单元12设置，而输送元件17较佳具有二输送带171，且该二输送带171平行设置，以共同承载隔震元件15及设置于隔震元件15上的太阳能电池板11，并将其输送至位于音源输出单元12与集音元件13间的一受测位置。

当音源输出单元12提供一第一音讯(图未示出)朝太阳能电池板11传递时，由于吸音元件16环绕第一音讯的传递方向设置，故第一音讯可集中且无折射地传递至太阳能电池板11，并于接触太阳能电池板11后形成一第二音讯(图未示出)，第二音讯接着将为集音元件13接收后传递至收音元件14，而转换为一数字信号后输出。

需说明的是，于本发明的一较佳实施方面中，音源输出单元12可为一喇叭，集音元件13可为一方形遮罩，且收音单元14可为一麦克风。其中，方形遮罩(即集音元件13)所覆盖的区域大于或等于太阳能电池板11的面积，是故此方形遮罩可完全覆盖住太阳能电池板11。于其他实际方面中，集音元件13也可具有其他形状(如半圆形)或数量，只要集音元件13所覆盖的区域大于或等于太阳能电池板11的面积，皆可达到集音元件13用以接收第二音讯的目的。并且如图所示，二输送带171之间为中空设计，故于输送太阳能电池板11至该受测位置的过程中，仅有隔震元件15的二边缘部会与二输送带171相接触，如此的设置方式将降低传递第一音讯时所可能产生的遮蔽或反射现象。另一方面，隔震元件15除具有支承及保护太阳能电池板11的作用外，尚具有允许第一音讯穿透及减少音波反射干扰的功用，故隔震元件15较佳为一海绵。

当收音单元14将所接收的第二音讯相应转换为一数字信号输出后，该数字信号用以与一标准信号进行频率响应比对，以进行太阳能电池板11的良率判断以及太阳能电池板11上是否有裂纹存在的判断。需特别说明的是，前述的标准信号利用一正常未受损的太阳能电池板置于本发明的音波检测装置1后量测所得，故于比对量测所得的数字信号与该标准信号的过程中，无须加入其他环境参数进行比对，因此将可轻易地供本领域的技术人员进行太阳能电池板11的良率判断。

于本实施例中，检测者经由第一音讯传递至一正常未受损的太阳能电池板后所产生的数字信号，适可绘制出如图3A所示的正弦波波形，并用以作为后续音波检测的基准。举例而言，若第一音讯传递至其他待测太阳能电池板11后所产生的数字信号经转换绘制，其所产生的波形可大致与图3A所示的波形重合，则判定该太阳能电池板11为正常未受损的太阳能电池板。反之，若太阳能电池板11于音波检测后所产生的图形如图3B所示，于邻近波峰处及邻近波谷处皆具有显著杂讯(即未具有平滑的波形曲线)，而与图3A的正弦波存在有显著差异，则可判断该太阳能电池板11为受损的太阳能电池板，亦或是太阳能电池板11上有裂纹存在。需说明的是，由于相异尺寸、规格及材质的太阳能面板经音波检测后所产生的数字信号皆不尽相同，故所绘制出的图形亦将有所差异，除前述的正弦波波形外，也可能具有为一随机波型态，因此，前述图3A及图3B所绘示的图形仅为例举之用，并未用以限制本发明所欲保护的范围。

图4为本发明的第二实施例。如图所示，第二实施例的一音波检测装置2具有一音源输出单元22、四集音元件23、四收音单元24、一隔震元件25、一吸音元件26以及一输送元件27，故第二实施例所具有的元件大致与第一实施例相似，其主要差异仅在于音波检测装置2设置有四集音元件23及四收音单元24，且四收音单元24相应这些集音元件23设置。换言之，每一集音元件23皆相应搭配有一收音单元24。

相应地，第二实施例所检测的太阳能电池板21亦区分成四受测区域(图未示出)，即这些受测区域相应这些集音元件23阵列设置。如此一来，音源输出单元22所发射的第一音讯(图未示出)在通过太阳能电池板21时，便会相应产生四第二音讯(图未示出)，这些第二音讯经这些集音元件23接收并传递至相对应的这些收音单元24后，将相应地转换为四数字信号(图未示出)输出，并与一标准信号进行频率响应比对，以判断太阳能电池板21上各个受测区域的良率，以及太阳能电池板21上各个受测区域是否有裂纹存在的判断。

需说明的是，阵列设置的数个集音元件亦可具有其他方面。如图5所示，其为本发明的第三实施例。音波检测装置3亦可设置有九集音元件33及相对应的九收音单元34，只要数个集音元件33所覆盖的总区域大于或等于太阳能电池板31的面积即可，第三实施例所检测的太阳能电池板31亦区分成九受测区域(图未示出)，且这些受测区域相应这些集音元件33阵列设置。如此一来，音源输出单元32所发射的第一音讯(图未示出)在通过太阳能电池板31时，便会相应产生九第二音讯(图未示出)，这些第二音讯经这些集音元件33接收并传递至相对应的这些收音单元34后，将相应地转换为九数字信号(图未示出)输出，并与一标准信号进行频率响应比对，以判断太阳能电池板31上各个受测区域的良率，以及太阳能电池板31上各个受测区域是否有个别裂纹存在的问题，并且更可进一步地检测出裂纹所在位置及裂纹长度。

相似地，熟知本领域技术者亦可推及其他类似实施方面。如图6所示的第四实施例，音波检测装置4亦可设置有九音源输出单元42及相对应的九吸音元件46，同时，太阳能电池板41亦可区分成九受测区域(图未示出)，且这些受测区域可相应这些音源输出单元42阵列设置，而具有类似于一九宫格的形状。如此一来，九音源输出单元42所发射的九第一音讯(图未示出)在通过太阳能电池板41时，便会相应产生九第二音讯(图未示出)，这些第二音讯经单一集音元件43接收并传递至相对应的单一收音单元44后，将相应地转换为九数字信号(图未示出)输出，并与一标准信号进行频率响应比对，以判断太阳能电池板41上各个受测区域的良率，以及太阳能电池板41上各个受测区域是否有个别裂纹存在的判断，并且更可进一步地检测出裂纹所在位置及裂纹长度。

如图7所示，本发明亦揭露一种太阳能电池板的检测方法。首先，如步骤501所示，顺序地将数个太阳能电池板置于至少一音源输出单元与至少一集音元件之间。接着如步骤502所述，利用至少一音源输出单元输出至少一第一音讯。如步骤503所示，当至少一第一音讯通过太阳能电池板后，将形成至少一第二音讯，之后，利用至少一集音元件接收至少一第二音讯。如步骤504所示，利用至少一集音元件将至少一第二音讯传递至至少一收音单元。最后，如步骤505所示，利用至少一收音单元将至少一第二音讯相应转换为至少一数字信号后输出，且如步骤506所示，将至少一数字信号输出与一标准信号进行频率响应比对，以判断太阳能电池板的良率。此外，步骤501虽仅揭示将太阳能电池板置于至少一音源输出单元与至少一集音元件之间的步骤，但为方便连续且不间断地进行检测作业，更可利用一输送元件依序将数个待测的太阳能电池板运送至至少一音源输出单元与至少一集音元件之间，以加速检测作业的流程。

并且，当利用输送元件运送太阳能电池板时，由于太阳能电池板分割成数个阵列设置的受测区域，因此集音元件适可分别接收位于太阳能电池板之前端部分、中央部份及后端部分的受测区域所发出的第二音讯，利用收音单元将这些第二音讯相应转换为数个数字信号后输出，并分别将这些数字信号输出与一标准信号进行频率响应比对，以分别判断太阳能电池板的该前端部分、该中央部份及该后端部分的良率，同时也可针对太阳能电池板上的各个受测区域是否有裂纹存在进行判断，同时进一步检测出裂纹所在位置及裂纹长度。当该前端部分、该中央部份及该后端部分与标准信号比对并判断为一受损的受测区域或一有裂纹存在的受损区域后，则使用者可局部移除该受损区域，以便进行后续的加工。

依据前述的第一实施例及第二实施例，熟知本领域技术者亦可推及其他类似实施方面。举例来说，太阳能电池板可为一太阳能电池板模组，而音源输出单元的数目亦可增设为数个音源输出单元(如图6所示的九音源输出单元)，适以提供数个第一音讯，而各音源输出单元适可具有相应的吸音元件，以将这些第一音讯传递至相对应的太阳能电池板的受测区域，同时，这些音源输出单元亦可搭配数个集音元件及对应这些集音元件的数个收音单元。换言之，前述的第一实施例及第二实施例并未用以限制音源输出单元、集音元件及收音单元等元件的数量，使用者皆可视需求进行个别的调整。

综上所述，本发明所提供的一种检测一太阳能电池板的装置及方法，并无需复杂的仪器或是步骤即可简单量测太阳能电池板的一良率，且不会对太阳能电池板的本体造成破坏，同时，即便待测的太阳能电池板为具有多晶的晶界结构，以不会对测试结果造成影响，故本发明的音波检测装置将有助于降低检测成本，同时提高太阳能电池板的良率。

上述的实施例仅用来例举本发明的实施方面，以及阐释本发明的技术特征，并非用来限制本发明的保护范畴。任何熟悉此技术者可轻易完成的改变或均等性的安排均属于本发明所主张的范围，本发明的权利保护范围应以权利要求书为准。

Claims (11)

1.一种用以检测一太阳能电池板的音波检测装置，包含：

至少一音源输出单元，提供至少一第一音讯；

至少一集音元件，设于该至少一音源输出单元上方；

至少一收音单元，设于该至少一集音元件相对于该至少一音源输出单元的另一端；以及

一隔震元件，设于该至少一音源输出单元及该至少一集音元件间，且该太阳能电池板适可设置于该隔震元件；

其中，该至少一第一音讯通过该太阳能电池板后，将形成为至少一第二音讯，该至少一第二音讯接着为该至少一集音元件接收并传递至该至少一收音单元，该至少一收音单元继而将该至少一第二音讯相应转换为至少一数字信号后输出。

2.如权利要求1所述的音波检测装置，更包含一输送元件，用以承载该隔震元件及该太阳能电池板，并将其输送至位于该至少一音源输出单元与该至少一集音元件间的一受测位置。

3.如权利要求2所述的音波检测装置，其中该输送元件具有二输送带，且该二输送带平行设置，以共同承载该隔震元件。

4.如权利要求1所述的音波检测装置，其中该至少一集音元件为阵列设置的数个集音元件。

5.如权利要求4所述的音波检测装置，其中该至少一收音单元为数个收音单元，且相应所述集音元件阵列设置。

6.如权利要求5所述的音波检测装置，其中该至少一音源输出单元为一音源输出单元。

7.如权利要求1所述的音波检测装置，其中该隔震元件为一海绵。

8.如权利要求1所述的音波检测装置，更包含一吸音元件，沿该至少一第一音讯的传递方向环绕设置。

9.一种检测一太阳能电池板的方法，包含下列步骤：

(a)将该太阳能电池板置于至少一音源输出单元与至少一集音元件之间；

(b)利用该至少一音源输出单元输出至少一第一音讯；

(c)利用该至少一集音元件接收该至少一第一音讯通过该太阳能电池板后所形成的至少一第二音讯；

(d)利用该至少一集音元件将该至少一第二音讯传递至至少一收音单元；以及

(e)利用该至少一收音单元将该至少一第二音讯相应转换为至少一数字信号后输出。

10.如权利要求9所述的方法，更包含下列步骤：

(f)将该至少一数字信号输出与一标准信号比对，以判断该太阳能电池板的良率。

11.如权利要求9所述的方法，其中(a)步骤更包含：

利用一输送元件依序将该太阳能电池板运送至该至少一音源输出单元与该至少一集音元件之间。

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