CN106531650B - 具有缺陷的太阳能电池的检出方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种具有缺陷的太阳能电池的检出方法，其是通过计算出每一太阳能电池中经常发生缺陷的区块与另一区块的电性数据的相关性并设定适当范围，来判断多个太阳能电池的其中之一是否为一具有缺陷的太阳能电池。本发明能适用于单晶硅太阳能电池及多晶硅太阳能电池的缺陷检验。

Description

具有缺陷的太阳能电池的检出方法
技术领域
本发明是有关于太阳能电池的检验，特别是关于一种具有缺陷的太阳能电池的检出方法。
背景技术
目前全球太阳能光电市场的应用，是以硅晶太阳能电池为主流。硅晶太阳能电池用的芯片可根据制程区分为单晶硅太阳能芯片及多晶硅太阳能芯片。单晶硅太阳能芯片的制造是将纯化后的硅砂在拉晶机中熔融，再抽拉成为晶棒；多晶硅太阳能芯片的制造则是将纯化后的硅砂熔融在方向性长晶炉的坩埚中，再冷却铸成晶块，前述晶棒与晶块必须经过线锯(wire saw)的切割，才能得到硅晶太阳能电池用的芯片。
在太阳能电池的生产过程中，最终产品需经过检验方能确保其质量。需检测的缺陷项目，包括材料缺陷(Material defect)、烧结(Sintering wave)、制程污染(Contamination)及线路断路(Broken finger)等。前述多个缺陷会不同程度地影响太阳能电池的转换效率(Conversion efficiency)，因此通常是利用外观检测的方式，将具有缺陷的太阳能电池检测出来，并剔除之。
电致发光(Electro-luminescence,EL)检测是太阳能电池的外观检测的最佳方法之一，通过分析电致发光的光谱或影像，能够检出太阳能电池上的缺陷，从而判定太阳能电池的品质。
由于单晶硅太阳能芯片的制造方式为旋转抽拉成晶棒，故以电致发光检测可知以单晶硅太阳能芯片制成的太阳能电池的缺陷多发生于其中间区域(称之为黑心片)。另外，由于多晶硅太阳能芯片的制造方式为将硅砂熔融在方向性长晶炉的坩埚中(接触坩埚内壁)，故以电致发光检测可知以多晶硅太阳能芯片制成的太阳能电池的缺陷多发生于其边缘区域(称之为黑边片)。
然而，在生产线末端加装电致发光检测机台会有成本增加的问题，此外，还有由于多晶硅太阳能电池的背景杂讯过大，而无法通过电致发光检测来检出其线路断路的缺陷的问题。
因此，有必要提供一种成本低廉且适用于单晶硅及多晶硅检测的具有缺陷的太阳能电池的检出方法，以解决上述的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明目的在于提供一种具有缺陷的太阳能电池的检出方法，其是通过计算出每一太阳能电池中经常发生缺陷的区块与另一区块的电性数据的相关性并设定适当范围，来判断多个太阳能电池的其中之一是否为一具有缺陷的太阳能电池。本发明能适用于单晶硅太阳能电池及多晶硅太阳能电池的缺陷检验。
用于实现上述目的，本发明提供一种具有缺陷的太阳能电池的检出方法，其包括如下步骤：
提供多个太阳能电池，在每一太阳能电池上定义一第一区域及一第二区域，前述第二区域为经常发生缺陷的区块；
分别对所述多个太阳能电池的前述第一区域及前述第二区域进行电性测量，而相应地得到多个第一数值及多个第二数值；
以所述多个第一数值及所述多个第二数值分别作为X坐标及Y坐标，而通过一计算器建立一回归趋势线，前述回归趋势线呈现正相关，其包括线性正相关或非线性正相关；
通过前述计算器计算前述回归趋势线的标准差，再以前述回归趋势线的预定倍数标准差建立前述回归趋势线的管制范围的上下界线；以及
判断各太阳能电池的第一数值与第二数值所组成的坐标值是否超出前述管制范围的上下界线，若超出，则为具有缺陷的太阳能电池。
在本发明的一实施例中，前述检出方法还包括如下步骤：
若存在具有缺陷的太阳能电池，移除前述具有缺陷的太阳能电池的第一数值及第二数值，并由前述计算器重新计算以更新前述回归趋势线；
提供另一太阳能电池，对前述太阳能电池的第一区域及第二区域进行电性测量，而相应地得到一第一数值及一第二数值；
将前述第一数值作为X坐标代入更新后的前述回归趋势线的方程式中，得到一Y坐标的理论值；以及
将对前述太阳能电池的前述第二区域进行电性测量而得到的前述第二数值(亦即实际值)除以前述Y坐标的理论值，得到一比值，前述比值若落在一预定范围外，则判定为具有缺陷的太阳能电池。
在本发明的一实施例中，前述预定范围为0.5至1.5。
在本发明的一实施例中，前述预定范围为0.8至1.2。
在本发明的一实施例中，所述多个太阳能电池的数量减掉前述具有缺陷的太阳能电池之后，剩下的数量为三片以上。
在本发明的一实施例中，所述多个太阳能电池的数量为三十片以上。
在本发明的一实施例中，前述第一区域为全区域。
在本发明的一实施例中，前述第一区域为不会发生缺陷的区块。
在本发明的一实施例中，前述预定倍数标准差为正负二倍标准差。
在本发明的一实施例中，前述预定倍数标准差为正负三倍标准差。
在本发明的一实施例中，所述多个太阳能电池是单晶硅太阳能电池。
在本发明的一实施例中，前述第二区域是前述单晶硅太阳能电池的中间区域，且前述中间区域是一圆形。
在本发明的一实施例中，前述中间区域所占的面积是前述单晶硅太阳能电池全区域的50％。
在本发明的一实施例中，前述中间区域所占的面积是前述单晶硅太阳能电池全区域的20％。
在本发明的一实施例中，所述多个太阳能电池是多晶硅太阳能电池。
在本发明的一实施例中，前述第二区域是前述多晶硅太阳能电池的边缘区域，前述边缘区域围绕前述多晶硅太阳能电池的中间区域。
在本发明的一实施例中，前述边缘区域为前述多晶硅太阳能电池的边缘向内缩40％的区域。
在本发明的一实施例中，前述边缘区域为前述多晶硅太阳能电池的边缘向内缩15％的区域。
在本发明的一实施例中，前述电性测量是通过对前述第一区域及前述第二区域照射光源所量测的电性的数据。
在本发明的一实施例中，前述第一区域及前述第二区域是以相同光强度的光源来进行前述电性测量。
在本发明的一实施例中，前述第一区域及前述第二区域是以不同光强度的光源来进行前述电性测量。
在本发明的一实施例中，前述第一区域及前述第二区域是以相同波长的光源来进行前述电性测量。
在本发明的一实施例中，前述第一区域及前述第二区域是以不同波长的光源来进行前述电性测量。
在本发明的一实施例中，前述电性包括短路电流、开路电压、填充因子、串联电阻或功率转换效率。
相较于现有技术，本发明是提供一种新的具有缺陷的太阳能电池的检出方法，其是通过计算出每一太阳能电池中经常发生缺陷的区块与另一区块(亦即，全区域或不会发生缺陷的区块)的电性数据的相关性并设定适当范围，来判断多个太阳能电池的其中之一是否为一具有缺陷的太阳能电池。由于本发明不需额外增加设备，只需以原有的电性量测设备分析所述多个太阳能电池的不同区域，并透过计算其相关性来判断前述太阳能电池是否为一具有缺陷的太阳能电池，因此分析成本低廉。此外，本发明还能够适用于单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池的检验。
附图说明
图1是本发明实施例中具有缺陷的太阳能电池的检出方法的第一阶段的步骤流程图。
图2是本发明实施例中具有缺陷的太阳能电池的检出方法的第二阶段的步骤流程图。
图3是本发明实施例中单晶硅太阳能电池及多晶硅太阳能电池中经常发生缺陷的区块的示意图。
具体实施方式
请参见图1，其是本发明实施例中具有缺陷的太阳能电池的检出方法的第一阶段的步骤流程图，前述检出方法包括下列步骤(步骤S11-S15)：
在步骤S11中，提供多个太阳能电池，所提供的所述多个太阳能电池的数量优选为三十片以上。在每一太阳能电池上定义一第一区域及一第二区域，前述第二区域为经常发生缺陷的区块。在本实施例中，每一太阳能电池上所定义的第一区域(或第二区域)皆是相同位置。前述第一区域可以为每一太阳能电池的全区域，或可以为每一太阳能电池中不会发生缺陷的区块。所述多个太阳能电池可以是单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池，但所提供的所述多个太阳能电池须为同类型的太阳能电池。当所述多个太阳能电池为单晶硅太阳能电池1时(请参照图3(A))，前述第二区域是前述单晶硅太阳能电池1的中间区域1a，且前述中间区域1a为一圆形，前述中间区域1a所占的面积是前述单晶硅太阳能电池1全区域的20％至50％，但本发明不受限于此；前述第一区域可以是剩余区域1b或前述单晶硅太阳能电池1的全区域(亦即，1a+1b)。当所述多个太阳能电池为多晶硅太阳能电池2时(请参照图3(B))，前述第二区域是前述多晶硅太阳能电池2的边缘区域2a，前述边缘区域2a围绕前述多晶硅太阳能电池2的中间区域2b，前述边缘区域2a是前述多晶硅太阳能电池2的边缘向内缩15％至40％的区域，但本发明不受限于此；前述第一区域可以是中间区域2b或前述多晶硅太阳能电池2的全区域(亦即，2a+2b)。
在步骤S12中，分别对所述多个太阳能电池的前述第一区域及前述第二区域进行电性测量，而相应地得到多个第一数值及多个第二数值。前述电性测量是通过对前述第一区域及前述第二区域照射光源(比如为一可见光源)所量测的电性的数据，前述电性包括短路电流(Short-circuit current)、开路电压(Open-circuit voltage)、填充因子(Fillfactor,FF)、串联电阻(Series resistance)或功率转换效率(Power conversionefficiency,PCE)等，但本发明不受限于此。前述第一区域及前述第二区域能够依所需而以相同或不相同的光强度(Light intensity)的光源来进行前述电性测量。另外，前述第一区域及前述第二区域亦能够依所需而以相同或不相同的波长的光源来进行前述电性测量。
在步骤S13中，以所述多个第一数值及所述多个第二数值分别作为X坐标及Y坐标的值，而通过一计算器建立一回归趋势线，前述回归趋势线呈现正相关，其可由一方程式表示，由于第一区域与第二区域的电性通常为线性正相关，因此前述回归趋势线应可由一线性方程式(Y＝aX+b)表示。
在步骤S14中，通过前述计算器计算前述回归趋势线的标准差，再以前述回归趋势线的预定倍数标准差建立前述回归趋势线的管制范围的上下界线。前述预定倍数标准差可为正负二倍标准差，优选为正负三倍标准差，但本发明不受限于此。
在步骤S15中，判断所述多个太阳能电池的其中之一的第一区域与第二区域所测得的第一数值与第二数值所组成的坐标值是否超出前述管制范围的上下界线，若超出，则为具有缺陷的太阳能电池。
上述具有缺陷的太阳能电池的检出方法的步骤S11-S15可适用于太阳能电池的批次检验。如需对太阳能电池做连续式的检验，可以步骤S11-S15作为基础而后进行下述步骤(步骤S16-S19，请参见图2)：
在步骤S16中，若存在具有缺陷的太阳能电池，移除前述具有缺陷的太阳能电池的第一数值及第二数值，并由前述计算器重新计算以更新前述回归趋势线，亦即更新表示前述回归趋势线的线性方程式。
在步骤S17中，提供一待检太阳能电池，对前述待检太阳能电池的第一区域及第二区域进行电性测量，而相应地得到一第一数值及一第二数值。
在步骤S18中，将前述待检太阳能电池的前述第一数值作为X坐标代入更新后的前述回归趋势线的线性方程式中，得到一Y坐标的理论值。
在步骤S19中，将前述待检太阳能电池的第二区域进行电性测量所得的第二数值(亦即实际值)除以前述Y坐标的理论值，得到一比值，前述比值若落在一预定范围外，则判定为具有缺陷的太阳能电池。于本实施例中，前述预定范围优选比如为0.5至1.5，更优选而言，为0.8至1.2。
在本发明的一优选实施例中，对于太阳能电池的检验而言，先进行现有的太阳能电池的全区域(亦即第一区域)电性测量的筛分，再对筛分后的太阳能电池中的经常发生缺陷的区块(亦即第二区域)进行电性测量，接续进行上述步骤S13-S15(或S13-S19)，而完成本发明的具有缺陷的太阳能电池的检出方法。
如上所述，本发明具有缺陷的太阳能电池的检出方法是提供一种新的检出方法，其是通过计算出每一太阳能电池中经常发生缺陷的区块与另一区块(亦即，全区域或不会发生缺陷的区块)的电性数据的相关性并设定适当范围，来判断多个太阳能电池的其中之一是否为一具有缺陷的太阳能电池。由于本发明不需额外增加设备，只需以原有的电性量测设备分析所述多个太阳能电池的不同区域，并透过计算其相关性来判断前述太阳能电池是否为一具有缺陷的太阳能电池，因此分析成本低廉。除此之外，本发明还能够适用于单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池的检验。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已公开的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含于权利要求书的精神及范围的修改及均等设置均包括于本发明的范围内。

Claims (24)

1.一种具有缺陷的太阳能电池的检出方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供多个太阳能电池，在每一太阳能电池上定义一第一区域及一第二区域，前述第二区域为发生缺陷的区块；
分别对所述多个太阳能电池的前述第一区域及前述第二区域进行电性测量，而相应地得到多个第一数值及多个第二数值；
以所述多个第一数值及所述多个第二数值分别作为X坐标及Y坐标，而通过一计算器建立一回归趋势线，前述回归趋势线呈现正相关；
通过前述计算器计算前述回归趋势线的标准差，再以前述回归趋势线的预定倍数标准差建立前述回归趋势线的管制范围的上下界线；以及
判断各太阳能电池的第一数值与第二数值所组成的坐标值是否超出前述管制范围的上下界线，若超出，则为具有缺陷的太阳能电池。
2.根据权利要求1所述的具有缺陷的太阳能电池的检出方法，其特征在于，前述检出方法还包括如下步骤：
若存在具有缺陷的太阳能电池，移除前述具有缺陷的太阳能电池的第一数值及第二数值，并由前述计算器重新计算以更新前述回归趋势线；
提供另一太阳能电池，对前述太阳能电池的第一区域及第二区域进行电性测量，而相应地得到一第一数值及一第二数值；
将前述第一数值作为X坐标代入更新后的前述回归趋势线的方程式中，得到一Y坐标的理论值；以及
将对前述太阳能电池的前述第二区域进行电性测量而得到的前述第二数值除以前述Y坐标的理论值，得到一比值，前述比值若落在一预定范围外，则判定为具有缺陷的太阳能电池。
3.根据权利要求2所述的具有缺陷的太阳能电池的检出方法，其特征在于，前述预定范围为0.5至1.5。
4.根据权利要求2所述的具有缺陷的太阳能电池的检出方法，其特征在于，前述预定范围为0.8至1.2。
5.根据权利要求1所述的具有缺陷的太阳能电池的检出方法，其特征在于，所述多个太阳能电池的数量减掉前述具有缺陷的太阳能电池之后，剩下的数量为三片以上。
6.根据权利要求1所述的具有缺陷的太阳能电池的检出方法，其特征在于，所述多个太阳能电池的数量为三十片以上。
7.根据权利要求1所述的具有缺陷的太阳能电池的检出方法，其特征在于，前述第一区域为全区域。
8.根据权利要求1所述的具有缺陷的太阳能电池的检出方法，其特征在于，前述第一区域为不会发生缺陷的区块。
9.根据权利要求1所述的具有缺陷的太阳能电池的检出方法，其特征在于，前述预定倍数标准差为正负二倍标准差。
10.根据权利要求1所述的具有缺陷的太阳能电池的检出方法，其特征在于，前述预定倍数标准差为正负三倍标准差。
11.根据权利要求1所述的具有缺陷的太阳能电池的检出方法，其特征在于，所述多个太阳能电池是单晶硅太阳能电池。
12.根据权利要求11所述的具有缺陷的太阳能电池的检出方法，其特征在于，前述第二区域是前述单晶硅太阳能电池的中间区域，且前述中间区域为一圆形。
13.根据权利要求12所述的具有缺陷的太阳能电池的检出方法，其特征在于，前述中间区域所占的面积是前述单晶硅太阳能电池全区域的50％。
14.根据权利要求12所述的具有缺陷的太阳能电池的检出方法，其特征在于，前述中间区域所占的面积是前述单晶硅太阳能电池全区域的20％。
15.根据权利要求1所述的具有缺陷的太阳能电池的检出方法，其特征在于，所述多个太阳能电池是多晶硅太阳能电池。
16.根据权利要求15所述的具有缺陷的太阳能电池的检出方法，其特征在于，前述第二区域是前述多晶硅太阳能电池的边缘区域，前述边缘区域围绕前述多晶硅太阳能电池的中间区域。
17.根据权利要求16所述的具有缺陷的太阳能电池的检出方法，其特征在于，前述边缘区域为前述多晶硅太阳能电池的边缘向内缩40％的区域。
18.根据权利要求16所述的具有缺陷的太阳能电池的检出方法，其特征在于，前述边缘区域为前述多晶硅太阳能电池的边缘向内缩15％的区域。
19.根据权利要求1所述的具有缺陷的太阳能电池的检出方法，其特征在于，前述电性测量是通过对前述第一区域及前述第二区域照射光源所量测的电性的数据。
20.根据权利要求19所述的具有缺陷的太阳能电池的检出方法，其特征在于，前述第一区域及前述第二区域是以相同光强度的光源来进行前述电性测量。
21.根据权利要求19所述的具有缺陷的太阳能电池的检出方法，其特征在于，前述第一区域及前述第二区域是以不同光强度的光源来进行前述电性测量。
22.根据权利要求19所述的具有缺陷的太阳能电池的检出方法，其特征在于，前述第一区域及前述第二区域是以相同波长的光源来进行前述电性测量。
23.根据权利要求19所述的具有缺陷的太阳能电池的检出方法，其特征在于，前述第一区域及前述第二区域是以不同波长的光源来进行前述电性测量。
24.根据权利要求19所述的具有缺陷的太阳能电池的检出方法，其特征在于，前述电性包括短路电流、开路电压、填充因子、串联电阻或功率转换效率。
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