CN113314433B - 一种单晶硅太阳能电池片可靠性筛选方式 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单晶硅太阳能电池片可靠性筛选方式，包括待检测电池编号模块、待检测电池定位模块、表面缺陷检测模块和电池分类模块，其中，所述待检测电池编号模块用于对电池片进行编号，在编号的过程中待检测电池编号模块将待测试的单晶硅太阳能电池按递增顺序从号单晶硅太阳能电池开始编号直至N号单晶硅太阳能电池，N为待测试单晶硅太阳能电池的数量，N取值为几十至两万；所述待检测电池定位模块用于将标注好编号太阳能电池在检测的过程中。本发明通过对单晶硅太阳能电池的表面缺陷进行检测、电压遭横功率检测和电流噪声功率检测从而让单晶硅太阳能电池的筛选方法更加可靠和稳定。

Description

一种单晶硅太阳能电池片可靠性筛选方式
技术领域
本发明涉及太阳能电池片分类技术领域，具体为一种单晶硅太阳能电池片可靠性筛选方式。
背景技术
中国光伏电池产量年增长速度为1-3倍，光伏电池产量占全球产量的比例也由2002年1.07％增长到2008年的近15％。商业化晶体硅太阳能电池的效率13％-14％提高到16％-17％。总体来看，中国太阳能电池的国际市场份额和技术竞争力大幅提高。在产业布局上，中国太阳能电也由池产业已经形成了一定的集聚态势。在长三角、环渤海、珠三角、中西部地区，已经形成了各具特色的太阳能产业集群。
单晶硅太阳能电池，是以高纯的单晶硅棒为原料的太阳能电池，是当前开发得最快的一种太阳能电池。它的构造和生产工艺已定型，产品已广泛用于空间和地面。单晶硅是指硅材料整体结晶为单晶形式，是目前普遍使用的光伏发电材料，单晶硅太阳电池是硅基太阳电池中技术最成熟的，相对多晶硅和非晶硅太阳电池，其光电转换效率最高。高效单晶硅电池的生产建立在高质量单晶硅材料和成熟的加工工艺基础上；其中可靠性是指在给定的时间区间和规定的适用条件下，一个装置有效地执行其任务的概率。对于单晶硅太阳能电池来说，可靠性反应了其使用寿命、输出信号稳定性等多方面性能，因此对于单晶硅太阳能电池的可靠性分类研究具有主要意义。国内外大量研究已经证明，单晶硅太阳能电池的可靠性与其低频噪声有密切关系，可以通过测量其低频噪声(主要成分为1/f噪声)来对其可靠性进行判断。
单晶硅太阳能电池可靠性分类是指对某一批次(一般包含几十片到上万片)单晶硅太阳能电池按照其可靠性高低将其分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三类。Ⅰ类为可靠性最高的器件，使用寿命长，故障率低，可以正常使用；Ⅱ类可靠性低，可用在一些对可靠性要求不高的场合；Ⅲ类可靠性很低，很容易出故障，一般不建议使用。现有对单晶硅太阳能电池可靠性分类方法是通过测量其低频电压噪声功率谱，然后根据其1Hz处电压噪声1/f幅值大小将其分为三类，此方法并没有测量低频电流噪声。通过大量测试发现，单晶硅太阳能电池的电压噪声功率谱与电流噪声功率谱存在差异，两者所反应的器件内部缺陷不同，存在电压噪声功率谱与电流噪声功率谱值不一致的器件。由此可见，仅利用电压噪声来进行可靠性分类是不全面的，需要综合考虑电压噪声与电流噪声来对单晶硅太阳能电池进行可靠性分类。
发明内容
本发明的目的在于提供一种单晶硅太阳能电池片可靠性筛选方式，旨在改善单晶硅电池在生产过程中自动筛选的问题。
本发明是这样实现的：
一种单晶硅太阳能电池片可靠性筛选方式，包括待检测电池编号模块、待检测电池定位模块、表面缺陷检测模块和电池分类模块，其中，
所述待检测电池编号模块用于对电池片进行编号，在编号的过程中待检测电池编号模块将待测试的单晶硅太阳能电池按递增顺序从号单晶硅太阳能电池开始编号直至N号单晶硅太阳能电池，N为待测试单晶硅太阳能电池的数量，N取值为几十至两万；
所述待检测电池定位模块用于将标注好编号太阳能电池在检测的过程中，对电致发光的位置进行定位，并保留有效的区域的电致发光图像，并将收集到的电池表面信息发送给表面缺陷检测模块；
所述表面缺陷检测模块用于提取太阳能电池在不同注入电流密度缺陷沿某一方向的电致发光强度分布，以及缺陷电致发光强度损失率随注入电流密度的关系曲线，并将数据反馈给电池分类模块；
所述电池分类模块通过对收集到的信息进行分析和整理，进而对检测的电池进行分类，将其分成A类和B类，其中分到A类的电池会通过A电压噪声功率检测模块对其做进一步的测试，分到B类的电池会通过B电压噪声功率检测模块对其做进一步的测试。
进一步的，所述A电压噪声功率检测模块和B电压噪声功率检测模块通过利用单晶硅太阳能电池低频噪声功率谱测试系统按序逐个测量单晶硅太阳能电池的电压噪声功率谱，利用计算机计算N个单晶硅太阳能电池Hz处电压噪声功率谱均值SV和均方差σv，SV单位为V/Hz，σv单位为V/Hz；所述单晶硅太阳能电池低频噪声功率谱测试系统由一号电源、二号电源、三号电源、测试电路、一号低噪声前置放大器、二号低噪声前置放大器、数据采集卡与计算机组成；所述一号电源为V蓄电池，为测试电路供电；二号电源为V蓄电池，为一号低噪声前置放大器供电；三号电源为V蓄电池，为二号低噪声前置放大器供电；测试电路为单晶硅太阳能电池电压噪声功率谱测量电路；一号低噪声前置放大器和二号低噪声前置放大器的结构完全相同，将测试电路的输出信号放大，以便数据采集卡采集；数据采集卡为型号为NI的数据采集卡，作用是采集一号低噪声前置放大器和二号低噪声前置放大器的输出信号；计算机为普通计算机，运行数据处理程序，将数据采集卡采集到的数据进行互功率谱运算，得到所测太阳能电池噪声功率谱，提取各个单晶硅太阳能电池/f噪声幅值并计算指定个数太阳能电池Hz处噪声功率谱的均值和均方差；
且A电压噪声功率检测模块和B电压噪声功率检测模块分别将测量的信息反馈到A综合评估模块和B综合评估模块上，当电池进行完A电压噪声功率检测模块和B电压噪声功率检测模块测量时，会分别进入到A电流噪声功率检测模块和B电流噪声功率检测模块中。
进一步的，所述A电流噪声功率检测模块和A电流噪声功率检测模块通过利用单晶硅太阳能电池低频噪声功率谱测试系统按序逐个测量单晶硅太阳能电池的电流噪声功率谱，利用计算机计算N个单晶硅太阳能电池Hz处电流噪声功率谱均值SI和均方差σI，SI单位为V/Hz，σI单位为V/Hz；所述单晶硅太阳能电池低频噪声功率谱测试系统由一号电源、二号电源、三号电源、测试电路、一号低噪声前置放大器、二号低噪声前置放大器、数据采集卡与计算机组成；所述一号电源为V蓄电池，为测试电路供电；二号电源为V蓄电池，为一号低噪声前置放大器供电；三号电源为V蓄电池，为二号低噪声前置放大器供电；测试电路为单晶硅太阳能电池电流噪声功率谱测量电路；一号低噪声前置放大器和二号低噪声前置放大器的结构完全相同，将测试电路的输出信号放大，以便数据采集卡采集；数据采集卡为型号为NI的数据采集卡，作用是采集一号低噪声前置放大器和二号低噪声前置放大器的输出信号；计算机为普通计算机，运行数据处理程序，将数据采集卡采集到的数据进行互功率谱运算，得到所测太阳能电池噪声功率谱，提取各个单晶硅太阳能电池/f噪声幅值并计算指定个数太阳能电池Hz处噪声功率谱的均值和均方差；
且A电流噪声功率检测模块和B电流噪声功率检测模块分别将测试的信息反馈到A综合评估模块和B综合评估模块上。
进一步的，所述A综合评估模块和B综合评估模块通过将收集到的信息进行整合和分析，对电池进行分类筛选。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过对单晶硅太阳能电池的表面缺陷进行检测、电压噪声功率检测和电流噪声功率检测从而让单晶硅太阳能电池的筛选方法更加可靠和稳定。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明一种单晶硅太阳能电池片可靠性筛选方式的系统流程图。
图中：1、待检测电池编号模块；2、待检测电池定位模块；3、表面缺陷检测模块；4、电池分类模块；5、A电压噪声功率检测模块；51、A电流噪声功率检测模块；52、A综合评估模块；6、B电压噪声功率检测模块；61、B电流噪声功率检测模块；62、B综合评估模块。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，一种单晶硅太阳能电池片可靠性筛选方式，包括待检测电池编号模块1、待检测电池定位模块2、表面缺陷检测模块3和电池分类模块4，其中，
所述待检测电池编号模块1用于对电池片进行编号，在编号的过程中待检测电池编号模块1将待测试的单晶硅太阳能电池按递增顺序从1号单晶硅太阳能电池开始编号直至N号单晶硅太阳能电池，N为待测试单晶硅太阳能电池的数量，N取值为几十至两万；
所述待检测电池定位模块2用于将标注好编号太阳能电池在检测的过程中，对电致发光的位置进行定位，并保留有效的区域的电致发光图像，并将收集到的电池表面信息发送给表面缺陷检测模块3；
所述表面缺陷检测模块3用于提取太阳能电池在不同注入电流密度缺陷沿某一方向的电致发光强度分布，以及缺陷电致发光强度损失率随注入电流密度的关系曲线，并将数据反馈给电池分类模块4；
所述电池分类模块4通过对收集到的信息进行分析和整理，进而对检测的电池进行分类，将其分成A类和B类，其中分到A类的电池会通过A电压噪声功率检测模块5对其做进一步的测试，分到B类的电池会通过B电压噪声功率检测模块6对其做进一步的测试。
优选的，所述A电压噪声功率检测模块5和B电压噪声功率检测模块6通过利用单晶硅太阳能电池低频噪声功率谱测试系统按序逐个测量单晶硅太阳能电池的电压噪声功率谱，利用计算机计算N个单晶硅太阳能电池1Hz处电压噪声功率谱均值SV和均方差σv，SV单位为V2/Hz，σv单位为V2/Hz；所述单晶硅太阳能电池低频噪声功率谱测试系统由一号电源、二号电源、三号电源、测试电路、一号低噪声前置放大器、二号低噪声前置放大器、数据采集卡与计算机组成；所述一号电源为12V蓄电池，为测试电路供电；二号电源为12V蓄电池，为一号低噪声前置放大器供电；三号电源为12V蓄电池，为二号低噪声前置放大器供电；测试电路为单晶硅太阳能电池电压噪声功率谱测量电路；一号低噪声前置放大器和二号低噪声前置放大器的结构完全相同，将测试电路的输出信号放大，以便数据采集卡采集；数据采集卡为型号为NI6251的数据采集卡，作用是采集一号低噪声前置放大器和二号低噪声前置放大器的输出信号；计算机为普通计算机，运行数据处理程序，将数据采集卡采集到的数据进行互功率谱运算，得到所测太阳能电池噪声功率谱，提取各个单晶硅太阳能电池1/f噪声幅值并计算指定个数太阳能电池1Hz处噪声功率谱的均值和均方差；
且A电压噪声功率检测模块5和B电压噪声功率检测模块6分别将测量的信息反馈到A综合评估模块52和B综合评估模块62上，当电池进行完A电压噪声功率检测模块5和B电压噪声功率检测模块6测量时，会分别进入到A电流噪声功率检测模块51和B电流噪声功率检测模块61中。
优选的，所述A电流噪声功率检测模块51和A电流噪声功率检测模块51通过利用单晶硅太阳能电池低频噪声功率谱测试系统按序逐个测量单晶硅太阳能电池的电流噪声功率谱，利用计算机计算N个单晶硅太阳能电池1Hz处电流噪声功率谱均值SI和均方差σI，SI单位为V2/Hz，σI单位为V2/Hz；所述单晶硅太阳能电池低频噪声功率谱测试系统由一号电源、二号电源、三号电源、测试电路、一号低噪声前置放大器、二号低噪声前置放大器、数据采集卡与计算机组成；所述一号电源为12V蓄电池，为测试电路供电；二号电源为12V蓄电池，为一号低噪声前置放大器供电；三号电源为12V蓄电池，为二号低噪声前置放大器供电；测试电路为单晶硅太阳能电池电流噪声功率谱测量电路；一号低噪声前置放大器和二号低噪声前置放大器的结构完全相同，将测试电路的输出信号放大，以便数据采集卡采集；数据采集卡为型号为NI6251的数据采集卡，作用是采集一号低噪声前置放大器和二号低噪声前置放大器的输出信号；计算机为普通计算机，运行数据处理程序，将数据采集卡采集到的数据进行互功率谱运算，得到所测太阳能电池噪声功率谱，提取各个单晶硅太阳能电池1/f噪声幅值并计算指定个数太阳能电池1Hz处噪声功率谱的均值和均方差；
且A电流噪声功率检测模块51和B电流噪声功率检测模块61分别将测试的信息反馈到A综合评估模块52和B综合评估模块62上。
优选的，所述A综合评估模块52和B综合评估模块62通过将收集到的信息进行整合和分析，对电池进行分类筛选。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种单晶硅太阳能电池片可靠性筛选方式，其特征在于：包括待检测电池编号模块(1)、待检测电池定位模块(2)、表面缺陷检测模块(3)和电池分类模块(4)，其中，
所述待检测电池编号模块(1)用于对电池片进行编号，在编号的过程中待检测电池编号模块(1)将待测试的单晶硅太阳能电池按递增顺序从1号单晶硅太阳能电池开始编号直至N号单晶硅太阳能电池，N为待测试单晶硅太阳能电池的数量，N取值为几十至两万；
所述待检测电池定位模块(2)用于将标注好编号太阳能电池在检测的过程中，对电致发光的位置进行定位，并保留有效的区域的电致发光图像，并将收集到的电池表面信息发送给表面缺陷检测模块(3)；
所述表面缺陷检测模块(3)用于提取太阳能电池在不同注入电流密度缺陷沿某一方向的电致发光强度分布，以及缺陷电致发光强度损失率随注入电流密度的关系曲线，并将数据反馈给电池分类模块(4)；
所述电池分类模块(4)通过对收集到的信息进行分析和整理，进而对检测的电池进行分类，将其分成A类和B类，其中分到A类的电池会通过A电压噪声功率检测模块(5)对其做进一步的测试，分到B类的电池会通过B电压噪声功率检测模块(6)对其做进一步的测试；
所述A电压噪声功率检测模块(5)和B电压噪声功率检测模块(6)通过利用单晶硅太阳能电池低频噪声功率谱测试系统按序逐个测量单晶硅太阳能电池的电压噪声功率谱，利用计算机计算N个单晶硅太阳能电池1Hz处电压噪声功率谱均值SV和均方差σv，SV单位为V2/Hz，σv单位为V2/Hz；所述单晶硅太阳能电池低频噪声功率谱测试系统由一号电源、二号电源、三号电源、测试电路、一号低噪声前置放大器、二号低噪声前置放大器、数据采集卡与计算机组成；所述一号电源为12V蓄电池，为测试电路供电；二号电源为12V蓄电池，为一号低噪声前置放大器供电；三号电源为12V蓄电池，为二号低噪声前置放大器供电；测试电路为单晶硅太阳能电池电压噪声功率谱测量电路；一号低噪声前置放大器和二号低噪声前置放大器的结构完全相同，将测试电路的输出信号放大，以便数据采集卡采集；数据采集卡为型号为NI6251的数据采集卡，作用是采集一号低噪声前置放大器和二号低噪声前置放大器的输出信号；计算机为普通计算机，运行数据处理程序，将数据采集卡采集到的数据进行互功率谱运算，得到所测太阳能电池噪声功率谱，提取各个单晶硅太阳能电池1/f噪声幅值并计算指定个数太阳能电池1Hz处噪声功率谱的均值和均方差；
且A电压噪声功率检测模块(5)和B电压噪声功率检测模块(6)分别将测量的信息反馈到A综合评估模块(52)和B综合评估模块(62)上，当电池进行完A电压噪声功率检测模块(5)和B电压噪声功率检测模块(6)测量时，会分别进入到A电流噪声功率检测模块(51)和B电流噪声功率检测模块(61)中；
所述A电流噪声功率检测模块(51)和B电流噪声功率检测模块(61)通过利用单晶硅太阳能电池低频噪声功率谱测试系统按序逐个测量单晶硅太阳能电池的电流噪声功率谱，利用计算机计算N个单晶硅太阳能电池1Hz处电流噪声功率谱均值SI和均方差σI，SI单位为V2/Hz，σI单位为V2/Hz；所述单晶硅太阳能电池低频噪声功率谱测试系统由一号电源、二号电源、三号电源、测试电路、一号低噪声前置放大器、二号低噪声前置放大器、数据采集卡与计算机组成；所述一号电源为12V蓄电池，为测试电路供电；二号电源为12V蓄电池，为一号低噪声前置放大器供电；三号电源为12V蓄电池，为二号低噪声前置放大器供电；测试电路为单晶硅太阳能电池电流噪声功率谱测量电路；一号低噪声前置放大器和二号低噪声前置放大器的结构完全相同，将测试电路的输出信号放大，以便数据采集卡采集；数据采集卡为型号为NI6251的数据采集卡，作用是采集一号低噪声前置放大器和二号低噪声前置放大器的输出信号；计算机为普通计算机，运行数据处理程序，将数据采集卡采集到的数据进行互功率谱运算，得到所测太阳能电池噪声功率谱，提取各个单晶硅太阳能电池1/f噪声幅值并计算指定个数太阳能电池1Hz处噪声功率谱的均值和均方差；
且A电流噪声功率检测模块(51)和B电流噪声功率检测模块(61)分别将测试的信息反馈到A综合评估模块(52)和B综合评估模块(62)上。
2.根据权利要求1所述的一种单晶硅太阳能电池片可靠性筛选方式，其特征在于，所述A综合评估模块(52)和B综合评估模块(62)通过将收集到的信息进行整合和分析，对电池进行分类筛选。
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