CN106411260A - 测量perc太阳电池局域接触空洞的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种测量PERC太阳电池局域接触空洞的方法,包含如下步骤:S1:在计算机系统内设置各项参数;S2:将PERC太阳电池吸附于吸附台上,电池背面铝层朝上;S3:通过图像扫描仪的扫描头扫描刮开的区域;S4:采用图像处理方法计算接触空洞区的长度和面积,计算出接触空洞的比例,形成报告。同时,本发明还公开了一种测量PERC太阳电池局域接触空洞的装置。本发明具有操作简单,测试速度快的优点。

Description

测量PERC太阳电池局域接触空洞的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种太阳电池的测试方法和测试设备,尤其涉及一种测量PERC太阳电池局域接触空洞的方法和装置,属于太阳电池测试技术领域。
背景技术
钝化发射极和背面(Passivated Emitter Rear Cell, PERC)技术是晶硅太阳电池行业近年最具性价比的提高效率手段。PERC技术与常规电池生产线兼容性高,只需增加钝化、激光、背部抛光等设备,用较低的产线改造投资,就能将单晶和多晶电池转换效率分别提升1%和0.5%左右。
现有技术中,PERC太阳电池背面采用介质膜钝化,并采用激光开膜或化学刻蚀开膜的方式形成局域接触窗口。然后丝网印刷Al层,并经过高温烧结形成局域铝背场接触。由于Al原子和Si原子的扩散系数不同,往往会在局域接触的地方形成空洞。观察接触空洞的方法通常采用超声波探伤设备进行探测,需要将硅片泡在水中测试。然而,超声波探伤设备昂贵,大面积测试空洞较为耗时。
发明内容
本发明针对现有技术中,PERC太阳电池局域接触空洞的检测过程繁琐、耗时等技术问题,提供一种测量PERC太阳电池局域接触空洞的方法和装置,使测试过程操作简单,测试速度快。
为此,本发明采用如下技术方案:
测量PERC太阳电池局域接触空洞的方法,其特征在于,包含如下步骤:
S1:在计算机系统内设置各项参数;
S2:将PERC太阳电池吸附于吸附台上,电池背面铝层朝上;
S3:通过图像扫描仪的扫描头扫描刮开的区域;
S4:采用图像处理方法计算接触空洞区的长度和面积,计算出接触空洞的比例,形成报告。
进一步地,在步骤S2和S3之间,还包括如下步骤:
S2-1:采用硅片寻变系统寻找硅片的四边,开启与吸尘装置的吸尘头相连的真空泵;
S2-2:在计算机控制下,使刮刀下压,采用刮刀将PERC太阳电池背面的铝层刮除,并通过吸尘头吸走刮下来的铝粉,裸露出局域接触形貌;
进一步地,在步骤S1中,所述参数包括真空泵的负压参数、刮刀下压的距离和力度、刮刀和吸尘头移动的运动行程、刮除铝层的面积、扫描头移动轨迹。
进一步地,在步骤S2-2中,所述机械刮除法去除铝层,刮刀下压对电池片的压强范围为1- 100 Pa,刮除速度为0.001-2 m/s。
进一步地,在步骤S2-2中,所述吸尘装置安置于刮刀两侧,两侧的吸尘装置同时工作,吸力范围为10-1000 mbar,进风量为102 m3/h 到5000 m3/h。
进一步地,在步骤S3中,所述图像扫描仪的精度为300 DPI – 4800 DPI。
进一步地,在步骤S4中,所述图像处理方法包括识别图像的明暗、对比度,自动识别局域接触区、自动识别接触空洞区,计算接触空洞的比例。
本发明的另一方面,提供一种测量PERC太阳电池局域接触空洞的装置,包括:
吸附台,吸附台通过真空泵产生负压从而吸附太阳电池;
设置于吸附台上方的刮刀,刮刀的刮头可在第一动力装置的作用下下压抵靠在太阳电池片的表面的铝层上,刮头同时可在第二动力装置的作用下在水平方向往复移动;
固定设置于刮头两侧的吸尘装置,吸尘装置的吸尘头与真空泵连接,在刮头工作过程中产生负压将刮头刮下来的碎屑吸走;以及,
图像扫描仪和硅片寻边系统,图像扫描仪的扫描头和硅片寻边系统设置于吸附台上方,并可在第三动力装置的作用下在水平方向往复移动;
所述的第一动力装置、第二动力装置、第三动力装置以及图像扫描头和硅片寻边系统与一计算机连接;计算机输出控制信号控制第一动力装置、第二动力装置、第三动力装置以及图像扫描头和硅片寻边系统的动作,同时接收图像扫描头和硅片寻边系统输入的信息,经图像分析软件处理后,输出和显示结果。
进一步地,所述刮头下压对电池片的压强范围为1- 100 Pa,刮头水平方向移动的速度为0.001-2 m/s。
进一步地,所述吸尘头安置于刮刀两侧,两侧的吸尘头同时工作,吸力范围为10-1000 mbar,进风量为102 m3/h 到5000 m3/h。
进一步地,所述图像扫描仪的精度为300 DPI – 4800 DPI。
本发明具有如下有益效果:通过采用机械方法去除铝层,漏出铝层覆盖住的局域接触区域,采用图像扫描方式摄取大面积范围内的局域接触形貌,由于局域接触区域中的良好填充区和空洞区对光的反射能力不同,因此可以采用图像处理方法(如对比度识别)技术接触空洞区的长度和面积,进一步计算出接触空洞的比例。本发明的测量方法,具有操作简单,测试速度快的优点。
附图说明
图1为依据本发明的测量方法测量出的测试结果;
图2为本发明的测量装置的结构示意图;
图中,101为填充区;102为空洞区;1为真空泵;2为吸附台;3为太阳电池;4为吸尘头;5为刮刀;6为刮刀和吸尘头的移动平台;7为图像扫描头和硅片寻边系统的移动平台;8为图像扫描头和硅片寻边系统;9为真空管道,10为计算机。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述,本发明中与现有技术相同的部分将参考现有技术。
实施例1
本发明提供的测量PERC太阳电池局域接触空洞的方法,包含如下步骤:
S1:在计算机系统内设置各项参数,参数包括真空泵的负压参数、刮刀下压的距离和力度、刮刀和吸尘头移动的运动行程、刮除铝层的面积、扫描头移动轨迹;
S2:将PERC太阳电池背面铝层朝上,放置于吸附台上,打开真空泵,将电池吸附在吸附台上;
S2-1:采用硅片寻变系统寻找硅片的四边,然后开启与吸尘装置的吸尘头相连的真空泵;
S2-2:在计算机控制下,使刮刀下压,采用刮刀将PERC太阳电池背面的铝层刮除,并通过吸尘头吸走刮下来的铝粉,裸露出局域接触形貌;通过计算内参数的设定,使刮刀下压对电池片的压强范围控制在1- 100 Pa,刮除速度控制在0.001-2 m/s;两侧的吸尘装置同时工作,吸尘头的吸力范围控制在10-1000 mbar,进风量控制在102 m3/h 到5000 m3/h。
S3:通过图像扫描仪的扫描头扫描刮开的区域,如图1所示,图1中,101为填充区,102为空洞区;图像扫描仪的精度为300 DPI – 4800 DPI;
S4:采用图像处理方法计算接触空洞区的长度和面积,计算出接触空洞的比例,形成报告。
实施例2
本发明提供的测量PERC太阳电池局域接触空洞的方法,同时可以应用于分析已经去除背面铝层的PERC太阳电池,具体步骤如下:
将已经去处铝层的PERC太阳电池背面朝上,放置于PERC太阳电池空洞测试装置的吸附台上,打开真空泵,将电池吸附在吸附台上。用计算机控制硅片寻变系统寻找硅片的四边。用计算机控制图像扫描头的运动轨迹,拍下电池背面的图像,如图1所示,图1中,101为填充区,102为空洞区。然后用计算机分析电池背面局域接触区域的面积比例,并形成报告。
实施例3
如图2所示,本发明提供的测量PERC太阳电池局域接触空洞的装置,包括:
吸附台2,吸附台2通过真空泵1产生负压从而吸附太阳电池3,具体地,本发明中,太阳电池为PERC太阳电池,吸附后使PERC太阳电池背面铝层朝上;
设置于吸附台2上方的刮刀5,刮刀5的刮头可在第一动力装置的作用下下压抵靠在太阳电池片3的表面的铝层上,刮头5同时可在第二动力装置的作用下在水平方向往复移动,从而对太阳电池的滤层施压,刮除铝层;
固定设置于刮头两侧的吸尘装置,吸尘装置的吸尘头4与真空泵1连接,在刮头工作过程中产生负压将刮头刮下来的碎屑吸走;以及,
图像扫描仪和硅片寻边系统8,图像扫描仪的扫描头和硅片寻边系统设置于吸附台上方,并可在第三动力装置的作用下在水平方向往复移动,其中,所述硅片寻边系统在刮刀开始工作之前进行对硅片进行扫描和寻找硅片的四边,对硅片进行定位;
为了方便分别刮刀和吸尘头,以及,图像扫描头和硅片寻边系统进行移动,将刮刀和吸尘头设置于刮刀和吸尘头的移动平台6上,将图像扫描头和硅片寻边系统设置于图像扫描头和硅片寻边系统的移动平台7上,方便对其分别进行移动。
真空泵1通过真空管道9分别与吸附台2和吸尘头4连通,为其提供负压,分别产生吸附和吸尘的效果。
所述的第一动力装置、第二动力装置、第三动力装置以及图像扫描头和硅片寻边系统与一计算机10连接;计算机输出控制信号控制第一动力装置、第二动力装置、第三动力装置以及图像扫描头和硅片寻边系统的动作,同时接收图像扫描头和硅片寻边系统输入的信息,经图像分析软件处理后,输出和显示结果。第一动力装置、第二动力装置、第三动力装置可以采用现有技术中的动力装置,如气缸、伺服电机等。
本发明中,通过在计算机系统内设置控制参数,使刮头下压对电池片的压强范围为1- 100 Pa,刮头水平方向移动的速度为0.001-2 m/s;本实施例中,吸尘头安置于刮刀两侧,且两侧的吸尘头同时工作,吸尘头的吸力范围为10-1000 mbar,进风量为102 m3/h 到5000 m3/h;图像扫描仪的精度为300 DPI – 4800 DPI。
本实施例提供的测量PERC太阳电池局域接触空洞的装置,也可用于分析已经去除背面铝层的PERC太阳电池,在此种应用场景下的工作过程如实施例2所描述,在此不赘述。

Claims (10)

1.测量PERC太阳电池局域接触空洞的方法,其特征在于,包含如下步骤:
S1:在计算机系统内设置各项参数;
S2:将PERC太阳电池吸附于吸附台上,电池背面铝层朝上;
S3:通过图像扫描仪的扫描头扫描刮开的区域;
S4:采用图像处理方法计算接触空洞区的长度和面积,计算出接触空洞的比例,形成报告。
2.根据权利要求1所述的测量PERC太阳电池局域接触空洞的方法,其特征在于:在步骤S2和S3之间,还包括如下步骤:
S2-1:采用硅片寻变系统寻找硅片的四边,开启与吸尘装置的吸尘头相连的真空泵;
S2-2:在计算机控制下,使刮刀下压,采用刮刀将PERC太阳电池背面的铝层刮除,并通过吸尘头吸走刮下来的铝粉,裸露出局域接触形貌。
3.根据权利要求1所述的测量PERC太阳电池局域接触空洞的方法,其特征在于:在步骤S1中,所述参数包括真空泵的负压参数、刮刀下压的距离和力度、刮刀和吸尘头移动的运动行程、刮除铝层的面积、扫描头移动轨迹。
4.根据权利要求2所述的测量PERC太阳电池局域接触空洞的方法,其特征在于:在步骤S2-2中,所述机械刮除法去除铝层,刮刀下压对电池片的压强范围为1-100Pa,刮除速度为0.001-2m/s。
5.根据权利要求2所述的测量PERC太阳电池局域接触空洞的方法,其特征在于:在步骤S2-2中,所述吸尘装置安置于刮刀两侧,两侧的吸尘装置同时工作,吸力范围为10-1000mbar,进风量为102m3/h到5000m3/h。
6.根据权利要求1所述的测量PERC太阳电池局域接触空洞的方法,其特征在于:在步骤S3中,所述图像扫描仪的精度为300DPI–4800DPI。
7.根据权利要求1所述的测量PERC太阳电池局域接触空洞的方法,其特征在于:在步骤S4中,所述图像处理方法包括识别图像的明暗、对比度,自动识别局域接触区、自动识别接触空洞区,计算接触空洞的比例。
8.一种测量PERC太阳电池局域接触空洞的装置,用于权利要求1-7任一所述的测量方法,包括:
吸附台,吸附台通过真空泵产生负压从而吸附太阳电池;
设置于吸附台上方的刮刀,刮刀的刮头可在第一动力装置的作用下下压抵靠在太阳电池片的表面的铝层上,刮头同时可在第二动力装置的作用下在水平方向往复移动;
固定设置于刮头两侧的吸尘装置,吸尘装置的吸尘头与真空泵连接,在刮头工作过程中产生负压将刮头刮下来的碎屑吸走;以及,
图像扫描仪和硅片寻边系统,图像扫描仪的扫描头和硅片寻边系统设置于吸附台上方,并可在第三动力装置的作用下在水平方向往复移动;
所述的第一动力装置、第二动力装置、第三动力装置以及图像扫描头和硅片寻边系统与一计算机连接;计算机输出控制信号控制第一动力装置、第二动力装置、第三动力装置以及图像扫描头和硅片寻边系统的动作,同时接收图像扫描头和硅片寻边系统输入的信息,经图像分析软件处理后,输出和显示结果。
9.根据权利要求8所述的测量PERC太阳电池局域接触空洞的装置,其特征在于:所述刮头下压对电池片的压强范围为1-100Pa,刮头水平方向移动的速度为0.001-2m/s。
10.根据权利要求8所述的测量PERC太阳电池局域接触空洞的装置,其特征在于:所述吸尘头安置于刮刀两侧,两侧的吸尘头同时工作,吸力范围为10-1000mbar,进风量为102m3/h到5000m3/h,所述图像扫描仪的精度为300DPI–4800DPI。
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