CN111855686A - 用于检测物体中的缺陷的装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于检测物体(202)中的缺陷(209)的方法(1)和装置，包括以下步骤：(i)使用至少一个光源(201)照射所述物体(202)，其中来自所述光源(201)的光在所述物体(202)内透反射，导致从所述物体(202)的亚表面(211)照射(101)；然后，所述物体(202)被至少一个检测器(203)连续检查，当所述物体(202)相对于所述检测器(203)平移并且所述检测器(203)能够检测来自所述物体(202)的透反射光(207)时(103)；最后，通过评估阴影表示(208)和来自所述物体(202)亚表面(211)的所述透反射光(207)之间的强度差来识别所述缺陷(209)，其中所述阴影表示(208)是通过在所述物体(202)被平移时由于所述缺陷(209)中断所述透反射光(207)的传输而产生的(105)。
Description
技术领域
本发明涉及用于检测物体中的缺陷的方法和装置，其中所述方法能够以由于不想要的噪声引起的相对较少的干扰来自动检测所述缺陷(例如太阳能电池或硅晶片中的微裂纹)的存在和位置，其中所述方法包括以下步骤：(i)使用至少一个光源照射所述物体，其中来自所述光源的光通过所述物体的亚表面透反射(transflected)；当所述物体相对于所述检测器平移时，所述物体被至少一个检测器连续检查，并且所述检测器能够检测来自所述物体的透反射光；并且通过评估阴影表示和来自所述物体亚表面的所述透反射光之间的强度差来识别所述缺陷，其中所述阴影表示是通过在所述物体被平移时由于所述缺陷中断所述透反射光的传输而产生的。
背景技术
众所周知，用于检测晶体硅太阳能电池中的微裂纹的当前商业上可获得的检查技术(如电致发光(EL)和光致发光(PL))具有严重的缺点，其中不想要的噪声可能掩盖微裂纹，导致难以检测自动机器视觉图像处理算法的缺陷，其中所述不想要的噪声是由晶界、位错、划痕等引起的。
约尔格(Joerg)等人的WO2010121753A1公开了用于检测太阳能元件的薄晶片的瑕疵的方法，其中利用光源的光检查晶片并且通过照相机捕获透反射光。所述晶片被具有折射率(n1)的环境介质包围，该折射率(n1)小于晶片的折射率(n2)。从晶片的较小侧面在横向方向上对光进行侧向检查。优选地，同时测试堆叠成堆的多个晶片。与垂直式光检查相比，可以明显改善检测量，改进微瑕疵识别以及对已经印刷的太阳能电池进行测试。然而，WO2010121753A1是应用在晶片堆上的检查工艺，其中相机和光源定位在堆的侧面，而本发明与WO2010121753A1相比具有不同的装置布置。除此之外，本发明能够识别物体的裂纹的位置和程度，而WO2010121753A1是通过或不通过的系统，其不能定位裂纹的确切位置。
因此，通过具有用于检测诸如硅晶片和太阳能电池的物体中的缺陷的方法来减轻缺点将是有利的，其中所述检查能够通过评估缺陷的阴影表示和来自物体的亚表面的透反射光之间的强度差来识别具有可识别位置的微裂纹的存在或不存在。
发明内容
因此，本发明的主要目的是提供用于检测物体中的缺陷的方法，其中所述方法旨在提供具有高精度和高检测量的检查过程。
本发明的另一个目的是提供用于检测物体中的缺陷的方法，其中所述方法能够提供自动检查过程。
本发明的另一个目的是提供用于检测物体中的缺陷的方法，其中所述方法能够检测微裂纹的存在和位置。
本发明的另一个目的是提供用于检测物体中的缺陷的方法，其中所述方法能够以由于噪声引起的相对较少的干扰来检测微裂纹的存在。
本发明的另一个目的是提供用于检测物体中的缺陷的方法，其中所述方法能够通过透反射现象检测微裂纹的存在。
通过理解本发明的以下详细描述或在实践中使用本发明，本发明的其他进一步目的将变得显而易见。
根据本发明的优选实施例，提供以下内容：
用于检测物体中的缺陷的方法，包括以下步骤：
(i)使用至少一个光源照射所述物体，其中来自所述光源的光在所述物体内透反射，导致从所述物体的亚表面照射；和
(ii)所述物体被至少一个检测器连续检查，当所述物体相对于所述检测器平移并且所述检测器能够检测来自所述物体的透反射光时；
其特征在于，
(iii)通过评估阴影表示和来自所述物体亚表面的所述透反射光之间的强度差来识别所述缺陷，其中所述阴影表示是通过在所述物体被平移时由于所述缺陷中断所述透反射光的传输而产生的。
在本发明的另一实施例中，提供了：
用于检测物体中的缺陷的装置，其中所述装置包括：
至少一个光源，所述至少一个光源定位在结构中，其中所述光源的光路基大体上垂直于所述物体的第一表面，并且来自所述光源的光在所述物体内透反射，导致从所述物体的亚表面照射；
至少一个检测器，所述至少一个检测器定位在结构中，以检测来自所述物体的透反射光；和
至少一个传送器，所述至少一个传送器能够提供所述物体相对于所述检测器和所述光源的连续平移；
其特征在于，
所述光源和所述检测器以这样的结构布置，其中所述检测器能够检测所述物体上发生光的透反射的至少一个区域和所述物体上通过在所述物体被平移时由于所述缺陷中断所述透反射光的传输而产生阴影表示的至少一个区域。
附图说明
在结合附图研究详细描述之后，将认识到本发明的其他方面及其优点，其中：
图1示出了本发明的示例性方法流程。
图2示出了在检查无缺陷区域时本发明的示例性示图。
图3示出了在检查缺陷区域时本发明的示例性示图。
图4示出了在检查缺陷区域时本发明的示例性图像。
图5示出了具有经构造的装置的本发明的示例性示图。
具体实施方式
在以下详细描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本发明的透彻理解。然而，本领域普通技术人员将理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明。在其他情况下，没有详细描述公知的方法、过程和/或组件，以免使本发明模糊不清。
从以下对实施例的描述中将更清楚地理解本发明，这些实施例仅通过示例的方式参考附图给出，附图未按比例绘制。
如本公开内容和本文所附权利要求中所使用的，单数形式“一”，“一个”和“该”包括复数的所指对象，除非上下文清楚地另外指示或表示。
贯穿本申请文件的公开内容和权利要求，词语“包括”和该词语的变体，例如“包括着”和“包含”，意指“包括但不限于”，并且不旨在排除例如其他组件、整数或步骤。“示例性”意味着“示例”并且不旨在表达优选或理想实施例的指示，“诸如”不是用于限制性意义，而是用于解释目的。
参照图1，示出了用于检测物体202中的缺陷209的示例性方法1流程。通过以下步骤执行所述方法1：使用至少一个光源201照射所述物体202来，其中来自所述光源201的光被所述物体202内的微观不规则或粗糙度透反射，导致从所述物体202的亚表面211照射(101)；然后，所述物体202被至少一个检测器203连续检查，当所述物体202相对于所述检测器203平移并且所述检测器203能够检测来自所述物体202的透反射光207时(103)；最后，通过评估阴影表示208和来自所述物体202亚表面211的透反射光207之间的强度差来识别所述缺陷209的存在和位置，其中所述阴影表示208是通过在所述物体202被平移时由于所述缺陷209中断所述透反射光207的传输而产生的(105)。所述物体202体现为太阳能电池、硅晶片等，并且所述检测器203包括线扫描相机等。
透反射是光学现象，其中来自光源201的光进入所述物体202并且由于所述物体202内的内反射而从透反射点205离开另一位置。通常，由于所述物体202内的微观不规则或粗糙度，在所述物体202的整个范围内发生透反射。关于所述物体202的材料，结晶结构材料是必要类型的材料之一，以便发生透反射。除结晶结构材料外，其他材料如金属、无定形材料、液体或气体将不能发生透反射。如图2所示，检测到具有相对高照度的区域，因为透反射光207无干涉地到达所述检测器203，这意味着在所述区域没有检测到缺陷。通常，由所述光源201发射的光的波长的范围在1200nm和1700nm之间。通过具有所述波长，光源201能够穿透所述物体202。
如图3所示，在存在微裂纹的情况下，进入所述物体202的光在所述物体202内以多个随机方向散射，并且某些光路将被中断，因此导致到达所述检测器203的光的衰减。因此，检测到具有相对低照度的区域，因为由于干涉，某些透反射光207不能到达所述检测器203。如图3所示，这是由于从高照度到低照度的突然变化而产生阴影表示208的情况，反之亦然。在这种情况下，与具有范围为0灰阶到225灰阶的灰度级的背景相比，所述阴影表示208低至少30个灰阶。例如，如果灰度级离背景不超过30个灰阶，则表示没有产生阴影表示，因此微裂纹没有出现。所述光源201的光路不会受到一些太阳能电池或硅晶片中存在的微小的表面划痕、晶界和位错的影响。如图4中所示，示出了由具有缺陷209的物体202上的所述检测器203捕获的图像4，其中所述缺陷209和阴影表示208被检测。
现在参照图5，示出了用于检测物体202中的缺陷209的装置5的示例性示图，其中所述装置5包括：至少一个光源201，所述至少一个光源201定位在结构中，其中所述光源201的光路大体上垂直于所述物体202的第一表面210，并且来自所述光源201的光在所述物体202内透反射，导致从所述物体202的亚表面211照射；至少一个检测器203，所述至少一个检测器203定位在结构中，以检测来自所述物体202的透反射光；和至少一个传送器204，所述至少一个传送器204能够提供所述物体202相对于所述检测器203和所述光源201的连续平移。除此之外，所述光源201和所述检测器203以这样的结构布置，其中所述检测器203能够检测所述物体202上发生光的透反射的至少一个区域和所述物体202上通过在被平移时由于所述缺陷209中断所述透反射光207的传输而产生阴影表示208的至少一个区域。另外，所述装置2通过评估阴影表示208的区域和来自所述物体202亚表面211的透反射光207的区域之间的强度差来检测所述缺陷209。所述物体202体现为太阳能电池、硅晶片等，并且所述检测器203包括线扫描相机等。
Claims (7)
1.一种用于检测物体(202)中的缺陷(209)的方法(1)，包括以下步骤：
(i)使用至少一个光源(201)照射所述物体(202)，其中来自所述光源(201)的光在所述物体(202)内透反射，导致从所述物体(202)的亚表面(211)照射(101)；和
(ii)所述物体(202)被至少一个检测器(203)连续检查，当所述物体(202)相对于所述检测器(203)平移并且所述检测器(203)能够检测来自所述物体(202)的透反射光(207)时(103)；
其特征在于，
(iii)通过评估阴影表示(208)和来自所述物体(202)亚表面(211)的所述透反射光(207)之间的强度差来识别所述缺陷(209)，其中所述阴影表示(208)是通过在所述物体(202)被平移时由于所述缺陷(209)中断所述透反射光(207)的传输而产生的(105)。
2.如权利要求1所述的用于检测物体(202)中的缺陷(209)的方法(1)，其中所述物体(202)能够为太阳能电池、硅晶片等。
3.如权利要求1所述的用于检测物体中的缺陷(209)的方法(1)，其中所述检测器(203)包括线扫描相机等。
4.一种用于检测物体(202)中的缺陷(209)的装置(5)，其中所述装置(5)包括：
至少一个光源(201)，所述至少一个光源(201)定位在结构中，其中所述光源(201)的光路大体上垂直于所述物体(202)的第一表面(210)，并且来自所述光源(201)的光在所述物体(202)内透反射，导致从所述物体(202)的亚表面(211)照射；
至少一个检测器(203)，所述至少一个检测器(203)定位在结构中，以检测来自所述物体(202)的透反射光；和
至少一个传送器(204)，所述至少一个传送器(204)能够提供所述物体(202)相对于所述检测器(203)和所述光源(201)的连续平移；
其特征在于，
所述光源(201)和所述检测器(203)以这样的结构布置，其中所述检测器(203)能够检测所述物体(202)上发生光的透反射的至少一个区域和所述物体(202)上通过在被平移时由于所述缺陷(209)中断所述透反射光(207)的传输而产生阴影表示(208)的至少一个区域。
5.如权利要求4所述的用于检测物体(202)中的缺陷(209)的装置(5)，其中所述装置(5)通过评估所述阴影表示(208)和来自所述物体(202)亚表面(211)的所述透反射光(207)之间的强度差来识别所述缺陷(209)。
6.如权利要求4所述的用于检测物体(202)中的缺陷(209)的装置(5)，其中所述物体(202)能够为太阳能电池、硅晶片等。
7.如权利要求4所述的用于检测物体(202)中的缺陷(209)的装置(5)，其中所述检测器(203)包括线扫描相机等。
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