CN108469439A - 基于电致发光的太阳能电池片缺陷检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电致发光的太阳能电池片缺陷检测装置及方法，所述装置包括暗箱、主机、图像采集装置、探针排装置和电源，所述图像采集装置包括相机和图像采集卡；所述相机和探针排装置位于暗箱内，所述探针排装置位于所述相机下方，所述探针排装置与电源连接，所述图像采集装置与所述主机连接；所述探针排装置包括两个探针排座，两个探针排座之间的距离可调；所述探针排座包括探针排和滑轨，探针排可在滑轨中滑动。该检测装置具有兼容多主栅太阳能电池的特性，结构紧凑、方便操作、兼容性好。

Description

基于电致发光的太阳能电池片缺陷检测装置及方法

技术领域

本发明涉及光伏太阳能电池缺陷检测领域，尤其涉及一种基于电致发光的太阳能电池片缺陷检测装置及方法。

背景技术

太阳能电池是通过光电效应直接把光能转化成电能的装置，其中应用最广泛的是晶硅太阳能电池，衡量电池片的优劣有很多指标，其中最重要的一项是光电转换效率，即电池板把太阳光能转化为电能的效率，影响光电转换效率的因素有很多种，其中电池片的缺陷对效率影响甚大。一般来说缺陷分为外部缺陷和内部缺陷，外部缺陷包括破碎、缺角、漏浆等，这一类缺陷可以通过人工目检和工业相机直接检测出来。而对于诸如断栅、隐裂、黑片等内部缺陷，上述方法就失效了。这一类缺陷严重影响了太阳能电池的效率，所以对于内部缺陷的检测是太阳能电池生产中不可或缺的一部分。

电致发光(Electroluminescence)，即发光物体受电场激励产生发光现象，是将电能直接转换为光能的一类固体发光现象。当对太阳能电池板PN结正向通电时，电子与空穴复合以出射光子的形式释放能量。晶硅太阳能电池通电时发出波长为1150nm的近红外光，具有一定的光强度，利用近红外相机可以拍摄出电致发光图像，电池片完好区域呈现明亮的白色，电池片缺陷部分无电子与空穴复合情况，就会呈现明显的暗斑，因此可以用近红外相机摄像方法拍摄电致发光图像，然后结合图像处理算法进行分析，即可检测出太阳能电池片的内部缺陷。电致发光检测电池片内部缺陷，是太阳能电池生产线上衡量电池片优劣的重要手段。

但目前基于电致发光的太阳能电池片缺陷检测装置只能检测一种规格的电池片，无法兼容多主栅太阳能电池的特性，兼容性差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷和不足，提供了一种基于电致发光的太阳能电池片缺陷检测装置，该检测装置具有兼容多主栅太阳能电池的特性，结构紧凑、方便操作、兼容性好。

本发明的另一目的在于提供一种基于电致发光的太阳能电池片缺陷检测方法。

本发明的目的可以通过如下技术方案实现：

一种基于电致发光的太阳能电池片缺陷检测装置，所述装置包括暗箱、主机、图像采集装置、探针排装置和电源，所述图像采集装置包括相机和图像采集卡；所述相机和探针排装置位于暗箱内，所述探针排装置位于所述相机下方，所述探针排装置与电源连接，所述图像采集装置与所述主机连接；所述探针排装置包括两个探针排座，两个探针排座之间的距离可调，所述探针排座包括探针排和滑轨，探针排可在滑轨中滑动。滑轨可调整探针排之间的距离，使其适应任何规格的电池片，适用性强。

作为优选的技术方案，所述两个探针排座之间的距离通过丝杆调节。

作为优选的技术方案，所述相机安装于相机调整支架上，所述相机调整支架位于所述暗箱内的横梁上，所述相机可在相机调整支架上实现上下移动，所述相机调整支架可在横梁上实现左右移动。

作为优选的技术方案，所述相机前端安装有红外滤波片。红外滤波片可有效滤去可见光，使电致发光成像效果更佳。

作为优选的技术方案，所述相机为CMOS近红外工业相机。采用最新的CMOS近红外相机，检测速度更快。

作为优选的技术方案，所述探针排装置通过转换接头与所述电源连接。

作为优选的技术方案，所述装置还包括载物台，所述载物台置于两个探针排座之间，电池片置于所述载物台上。

作为优选的技术方案，所述电源为0-10A，0-60V范围的软通断可调节恒流稳压电源。恒流稳压电源可有效减少加电和断电对电源的冲击，提高设备使用寿命，同时减少测试电流引起的电池片过流损坏。

本发明的另一目的可以通过如下技术方案实现：一种基于电致发光的太阳能电池片缺陷检测方法，所述方法包括如下步骤：

S1、将相机安装于相机调整支架上，将相机调整支架安装于横梁上，保证相机位于探针排装置的正上方；

S2、将需要检测的太阳能电池片放置在探针排装置上，保证电池片正面朝上，并且使得电池片的主栅线方向与探针排方向一致，调整两个探针排底座之间距离和每个探针排之间的距离，使每个探针与主栅线保持良好接触；

S3、连接探针排装置与电源；

S4、运行主机中的缺陷检测软件，触发相机使其实时获取电池片图像并显示在显示器的窗口中，调节相机高度、焦距和光圈使电池片完整清晰地显示在窗口中；

S5、开启电源，调节电流，使窗口中显示清晰完整的电池片红外图像，保存电池片图像；

S6、缺陷检测软件检测已保存的电池片图像，分析是否有缺陷。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、两个探针排底座之间的距离通过丝杆进行调节，使探针排中的探针能跟电池片的主栅线保持良好接触。

2、探针排底座设有滑轨，探针排能在滑轨上滑动，不同规格的电池片可随意调整探针排之间的距离，从而使检测装置具备更好的兼容性。

附图说明

图1是本发明实施例中太阳能电池片缺陷检测装置的结构示意图

图2是本发明实施例中单个探针排座结构图

图3是本发明实施例中太阳能电池片缺陷检测的流程图

附图说明：101：暗箱，102：相机，103：红外滤波片，104：探针排装置，105：转换接头，106：电源，107：载物台，108：第一电机，109：探针排座，110：主机，111：相机调整支架，112：图像采集卡，113：第二丝杆，114：第二电机，115：第一丝杆，116：横梁，201：探针，202：探针排，203：导轨

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，本发明实施例中提供了一种基于电致发光的太阳能电池片缺陷检测装置，该装置包括暗箱101、主机110、图像采集装置、探针排装置和电源106。

暗箱101采用黑色铝板材料制成的不透光的封闭箱子，可以有效阻止外部光线进入，使电致发光成像效果更好。相机102和探针排装置104位于暗箱内，探针排装置104位于相机102下方。暗箱101上方设有横梁116，相机102安装于相机调整支架111上，相机调整支架111安装于横梁116上，通过螺栓实现相机102在相机调整支架111上上下移动，相机调整支架111在横梁116上左右移动。

图像采集装置包括相机102和图像采集卡112。相机102为CMOS近红外工业相机，可以探测800-1200nm波长的近红外光。相机102前端安装有红外滤波片103。红外滤波片103为长波通型红外滤光片，用有色玻璃制作而成，可有效滤去可见光，使电致发光成像效果更佳。相机102经由图像采集卡112与主机110连接。

主机110包括显示器，且主机110内安装有缺陷检测软件，缺陷检测软件可根据相机102拍摄的电池片图像分析是否有缺陷。

探针排装置104包括两个探针排座109，两个探针排座109上下放置在第二丝杆113和第一丝杆115上。第一丝杆115通过电机108驱动，第二丝杆113通过电机114驱动。第二丝杆113和第一丝杆115可控制两个探针排座109之间的距离，从而使探针排座109上的探针能与电池片保持良好的接触。如图2所示，探针排座109包括探针排202和滑轨203，探针排202是由一排探针201组成的。探针排两侧设有滑轨203，可在滑轨203上滑动，可以根据电池片的规格不同而随意调整探针排202之间的距离。探针排202是弹簧探针，可有效缓冲对电池片的冲击。

探针排装置104与电源106连接，优选的，可以通过转换接头105连接电源106。电源106为0-10A，0-60V范围的软通断可调节恒流稳压电源，可有效减少加电和断电对电源的冲击，提高检测装置的使用寿命，同时减少测试电流引起的电池片过流损坏。

优选的，检测装置还包括载物台107。载物台107置于两个探针排座104之间，电池片置于载物台107上。当需要流线作业时，可将载物台107设置为滚动帯，从而实现多个电池片的依次检测。

如图3所示，本发明实施例中还提供了一种基于电致发光的太阳能电池片缺陷检测方法，该方法包括如下步骤：

S1、将近红外工业相机102安装于相机调整支架112上，将相机调整支架112安装暗箱101的横梁116上，保证相机102位于探针排装置104的正上方。

S2、将需要检测的太阳能电池片放置在探针排装置104上，保证电池片正面朝上，并且使得电池片的主栅线方向与探针排202方向一致，调整两个探针排底座109之间距离和每个探针排202之间的距离，使每个探针与主栅线保持良好接触。

S3、连接探针排装置104的探针引线和转换接头105，保证正负极正确接入，然后把转换接头105的正极与电源106的负极相连接，转换接头的负极与电源106的正极连接。

S4、运行主机110中的缺陷检测软件，触发相机102使其实时获取电池片图像并显示在显示器的窗口中，调节相机高度、焦距和光圈使电池片完整清晰地显示在窗口中。

S5、开启电源，缓慢调节电流至10A，此时窗口显示清晰完整的电池片红外图像，保存该图像。

S6、在缺陷检测软件中点击检测按钮，缺陷检测软件检测已保存的电池片图像，分析是否有缺陷，对于有缺陷的图像用颜色线条框出缺陷所在之处，并注明缺陷名称。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种基于电致发光的太阳能电池片缺陷检测装置，其特征在于，所述装置包括暗箱、主机、图像采集装置、探针排装置和电源，所述图像采集装置包括相机和图像采集卡；所述相机和探针排装置位于暗箱内，所述探针排装置位于所述相机下方，所述探针排装置与电源连接，所述图像采集装置与所述主机连接；所述探针排装置包括两个探针排座，两个探针排座之间的距离可调；所述探针排座包括探针排和滑轨，探针排可在滑轨中滑动。

2.根据权利要求1所述的一种基于电致发光的太阳能电池片缺陷检测装置，其特征在于，所述两个探针排座之间的距离通过丝杆调节。

3.根据权利要求1所述的一种基于电致发光的太阳能电池片缺陷检测装置，其特征在于，所述相机安装于相机调整支架上，所述相机调整支架位于所述暗箱内的横梁上，所述相机可在相机调整支架上实现上下移动，所述相机调整支架可在横梁上实现左右移动。

4.根据权利要求1所述的一种基于电致发光的太阳能电池片缺陷检测装置，其特征在于，所述相机前端安装有红外滤波片。

5.根据权利要求1、3或4所述的一种基于电致发光的太阳能电池片缺陷检测装置，其特征在于，所述相机为CMOS近红外工业相机。

6.根据权利要求1所述的一种基于电致发光的太阳能电池片缺陷检测装置，其特征在于，所述探针排装置通过转换接头与所述电源连接。

7.根据权利要求1所述的一种基于电致发光的太阳能电池片缺陷检测装置，其特征在于，所述装置还包括载物台，所述载物台置于两个探针排座之间，电池片置于所述载物台上。

8.根据权利要求1所述的一种基于电致发光的太阳能电池片缺陷检测装置，其特征在于，所述电源为0-10A，0-60V范围的软通断可调节恒流稳压电源。

9.一种基于电致发光的太阳能电池片缺陷检测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1、将相机安装于相机调整支架上，将相机调整支架安装于横梁上，保证相机位于探针排装置的正上方；

S2、将需要检测的太阳能电池片放置在探针排装置上，保证电池片正面朝上，并且使得电池片的主栅线方向与探针排方向一致，调整两个探针排底座之间距离和每个探针排之间的距离，使每个探针与主栅线保持良好接触；

S3、连接探针排装置与电源；

S4、运行主机中的缺陷检测软件，触发相机使其实时获取电池片图像并显示在显示器的窗口中，调节相机高度、焦距和光圈使电池片完整清晰地显示在窗口中；

S5、开启电源，调节电流，使窗口中显示清晰完整的电池片红外图像，保存电池片图像；

S6、缺陷检测软件检测已保存的电池片图像，分析是否有缺陷。