CN219608834U - 基于磁场成像的太阳能电池板检测装置及检测系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种基于磁场成像的太阳能电池板检测装置及检测系统，所述基于磁场成像的太阳能电池板检测装置包括：磁感阵列，所述磁感阵列包括至少两个磁场传感器；多路复用器，与所述磁感阵列连接，对不同通道的磁感传感器进行分时选通；测量电路，与所述多路复用器连接，与选通的磁感传感器连接为测量电桥；差分放大电路，与所述测量电路连接，接收所述测量电桥的两个输出信号进行差分操作，以生成用于缺陷检测的磁场图像。本申请可以避免电池板表面污迹对检测结果的影响，更加准确地检出缺陷，并且无需使用体积庞大的检测暗室，节约检测场地和成本。

Description

基于磁场成像的太阳能电池板检测装置及检测系统

技术领域

本申请属于电池板检测的技术领域，涉及一种检测装置，特别是涉及一种基于磁场成像的太阳能电池板检测装置及检测系统。

背景技术

目前，太阳能技术在我国商业、农业和工业应用中持续增长，应用前景广泛。其中，太阳能电池板是太阳能发电的核心部件，中国的太阳能光伏板产量正以迅猛之势持续扩大。在太阳能电池板的生产、运输、安装和使用过程中，有可能在太阳能电池板上产生隐裂、碎片、崩边、虚焊、断栅等缺陷，影响太阳能电池的正常性能。因此，通过高效、快速、低成本的技术，来提高检查水平比以往任何时候都更加迫切。

无损检测技术旨在不破坏电池正常使用功能的条件下，检测出这些缺陷，从而提高产品质量，保障产品的正常使用。截止目前，人们已经探索使用了不同的太阳能电池检测技术，包括端口电气特性测量、超声波和声波检测、光学检测、电涡流检测、热成像检测、射线检测和电致发光检测等。不同的检测技术有着其各自的优缺点，其中，电致发光检测技术(Electroluminescence)在太阳能电池检测中起着关键作用。电致发光检测的原理是在黑暗条件下，通过直流电源向组件注入正向偏置电流，光伏器件的有源部分会发出特定波长的发光辐射，然后被合适的光探测器收集发光图像。被收集的电致发光被处理成对比图像，揭示出具有不同发光活性的区域，从而检测人眼无法检测到的缺陷。电致发光分析可快速直接地揭示被检查样品内的健康或缺陷区域。作为一项快速成功应用于终端用户市场的新技术，电致发光检测技术具有非破坏性和结果直观等优点。但是，对于电致发光图像的解释一直存在一定程度的主观性，容易受表面污迹等干扰因素的影响，而且其检测系统需要暗室，体积庞大。因此开发研制成本低、扫描速度快、成像清晰度高的在线缺陷检测设备就成为了太阳能电池板生产过程中的一个关键性问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种基于磁场成像的太阳能电池板检测装置及检测系统，用于解决电池板表面污迹对检测结果准确性存在影响的问题。

本申请实施例第一方面提供一种基于磁场成像的太阳能电池板检测装置，所述基于磁场成像的太阳能电池板检测装置包括：磁感阵列，所述磁感阵列包括至少两个磁场传感器；多路复用器，与所述磁感阵列连接，对不同通道的磁感传感器进行分时选通；测量电路，与所述多路复用器连接，与选通的磁感传感器连接为测量电桥；差分放大电路，与所述测量电路连接，接收所述测量电桥的两个输出信号进行差分操作，以生成用于缺陷检测的磁场图像。

在第一方面的一种实现方式中，所述磁感阵列包括磁阻阵列，所述磁阻阵列包括至少两个磁阻传感器。

在第一方面的一种实现方式中，所述基于磁场成像的太阳能电池板检测装置还包括：信号放大电路；所述信号放大电路与所述差分放大电路连接，对差分后的信号进行放大处理。

在第一方面的一种实现方式中，所述基于磁场成像的太阳能电池板检测装置还包括：滤波电路；所述滤波电路连接于所述差分放大电路与所述信号放大电路之间，对差分后的信号进行滤波处理。

在第一方面的一种实现方式中，所述磁阻传感器包括按照预定设计参数制备的磁阻传感器晶圆，所述预定设计参数包括尺寸设计参数。

在第一方面的一种实现方式中，所述基于磁场成像的太阳能电池板检测装置还包括：激励控制电路；所述激励控制电路与所述磁阻阵列连接，激励所述磁阻传感器；所述激励控制电路设有电路启动开关和运行指示灯。

在第一方面的一种实现方式中，所述基于磁场成像的太阳能电池板检测装置还包括：外壳；所述外壳内固定所述磁阻阵列、多路复用器、测量电路和差分放大电路；所述外壳一侧设有线束接插头，所述线束接插头引出外壳内的电路走线。

在第一方面的一种实现方式中，响应于所述外壳内包括所述激励控制电路，所述外壳上开设有所述电路启动开关和所述运行指示灯的观测孔。

在第一方面的一种实现方式中，所述基于磁场成像的太阳能电池板检测装置还包括：检测设备；所述检测设备接收待测电池板的第二磁场图像，与预先扫描生成的参考电池板的第一磁场图像进行比对，根据所述第一磁场图像和所述第二磁场图像的差异程度对所述待测电池板进行缺陷检测。

本申请实施例第二方面提供一种基于磁阻阵列的太阳能电池板检测系统，包括：待测电池板、参考电池板和基于磁场成像的太阳能电池板检测装置；所述基于磁场成像的太阳能电池板检测装置分别于所述待测电池板和所述参考电池板连接；所述基于磁场成像的太阳能电池板检测装置向所述参考电池板中通入第一电流，获取第一磁场图像，向所述待测电池板中通入第二电流，获取第二磁场图像；根据第一磁场图像和第二磁场图像的差异程度对所述待测电池板进行缺陷检测。

如上所述，本申请所述的基于磁场成像的太阳能电池板检测装置及检测系统，具有以下

有益效果：

本申请向待检测的太阳能电池板中通入电流，然后利用磁场传感器阵列，测量电流产生的磁场分布，在缺陷周围，磁场分布与正常部位不一样。可以避免表面污迹对检测结果的影响，更加准确地检出缺陷，并且不需要使用体积庞大的检测暗室，节约检测场地和成本。

附图说明

图1显示为本申请实施例所述的基于磁场成像的太阳能电池板检测装置的结构原理图。

图2显示为本申请实施例所述的基于磁场成像的太阳能电池板检测装置的电路结构图。

图3显示为本申请实施例所述的基于磁场成像的太阳能电池板检测装置的磁阻传感器阵列制备示意图。

图4显示为本申请实施例所述的基于磁场成像的太阳能电池板检测装置的外壳结构的第一视图。

图5显示为本申请实施例所述的基于磁场成像的太阳能电池板检测装置的外壳结构的第二视图。

元件标号说明

1 基于磁场成像的太阳能电池板检测装置

11 磁感阵列

111 磁场传感器

12 多路复用器

13 测量电路

14 差分放大电路

15 信号放大电路

16 滤波电路

17 外壳

171 固定螺丝孔

172 线束接插头

173 观测孔

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，遂图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

为了更加准确地检出缺陷和避免使用体积庞大的检测暗室，本申请提出一种全新的检测方法。该方法向待检测的太阳能电池板中通入电流，然后利用磁场传感器阵列，测量电流产生的磁场分布，在缺陷周围，磁场分布会和正常部位不一样。

不同实施例中可选择不同的磁传感器测量磁场图像，例如感应线圈、超导量子干涉器件(Superconducting Quantum Interference Device，SQUID)、磁光效应成像(MOI，Magneto-optic imaging)、霍尔效应传感器、磁阻传感器等。感应线圈结构简单、成本低，但对直流和低频磁场测量灵敏度低。超导量子干涉器件(SQUID)的磁场测量分辨率极高，但是SQUID需要在低温下工作，系统制造和使用成本高，且不便于进行阵列扫描成像。磁光效应成像(MOI)方法具有成像速度快，灵敏度高的优点，但成像结果难以量化，限制了其使用。霍尔效应传感器量程大、频率范围宽，但功耗高，不适合于高密组阵列应用。近些年来，高灵敏度的磁阻效应传感器在无损检测中的应用逐渐广泛起来。以上各种磁场传感器虽有缺点，但应用于本申请电路结构中并不影响本申请原理的实现，本申请优选采用磁阻传感器。因为隧道效应磁阻(TMR，TunnelMagnetoresistance)传感器相比于GMR(Giant MagnetoResistance，巨磁阻)具有更好的磁场测量灵敏度，它的磁场测量分辨率高，而且具有体积小、功耗低、线性范围宽、易于集成的优点，因此适合制作大规模传感器阵列。

本申请以下实施例提供了基于磁场成像的太阳能电池板检测装置及检测系统，可以避免电池板表面污迹对检测结果的影响，更加准确地检出缺陷，并且无需使用体积庞大的检测暗室，节约检测场地和成本。

以下将结合附图详细阐述本实施例的一种基于磁场成像的太阳能电池板检测装置及检测系统的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本实施例的基于磁场成像的太阳能电池板检测装置及检测系统。

请参阅图1，显示为本申请实施例所述的基于磁场成像的太阳能电池板检测装置的结构原理图。如图1所示，所述基于磁场成像的太阳能电池板检测装置1包括：磁感阵列11、多路复用器12、测量电路13和差分放大电路14。

所述磁感阵列11包括至少两个磁场传感器。于一实施例中，所述磁感阵列包括磁阻阵列，所述磁阻阵列包括至少两个磁阻传感器。

所述多路复用器12与所述磁感阵列11连接，对不同通道的磁场传感器进行分时选通。由此，本申请检出阵列传感器的多路信号，本申请的多路复用器(例如可以是ADG1406和ADG1204)对磁感阵列11中的各个磁场传感器进行多路复用，多个多路复用器可实现数百个通道的分时选通。

所述测量电路13与所述多路复用器12连接，与选通的磁场传感器连接为测量电桥。

所述差分放大电路14与所述测量电路13连接，接收所述测量电桥的两个输出信号进行差分操作，以生成用于缺陷检测的磁场图像。

请参阅图2，显示为本申请实施例所述的基于磁场成像的太阳能电池板检测装置的电路结构图。如图2所示，所述基于磁场成像的太阳能电池板检测装置还包括：信号放大电路15。

所述信号放大电路15与所述差分放大电路14连接，对差分后的信号进行放大处理。

进一步地，所述基于磁场成像的太阳能电池板检测装置还包括：滤波电路16。

所述滤波电路16连接于所述差分放大电路14与所述信号放大电路15之间，对差分后的信号进行滤波处理。

具体地，多路复用器通过接收的数字控制信号对不同通道的TMR传感器进行分时选通，被选通的TMR传感器与三个固定阻值的参考电阻连接成为测量电桥。测量电桥的输出连接到差分放大电路14。差分放大电路14例如可以选用仪表放大器AD8421对测量电桥(惠斯通电桥)的两个输出信号进行差分操作，TMR传感器接收到感应磁场后阻值改变导致电桥分压不平衡，即可产生输出信号。信号放大电路15使用运算放大器ADA4522放大测量信号，由于信号中存在着噪声干扰，因此滤波电路16可以选择带通滤波电路进行滤波处理。

于一实施例中，所述磁阻传感器包括按照预定设计参数制备的磁阻传感器晶圆，所述预定设计参数包括尺寸设计参数。

请参阅图3，显示为本申请实施例所述的基于磁场成像的太阳能电池板检测装置的磁阻传感器阵列制备示意图。如图3所示，为了提高磁场成像的图像分辨率，在硅基片上按照设计参数制备TMR传感器晶圆。例如，按照预定设计参数单个磁阻传感器111的尺寸为0.45mm×0.45mm×0.2mm，图3中放大部分示出了磁隧道节(MTJ，Magnetic TunnelJunction)。然后，利用引线键合技术(wire bonding)将传感器阵列封装在印制电路板上，制备成高分辨率、大规模、高灵敏度的传感器阵列。

于一实施例中，所述基于磁场成像的太阳能电池板检测装置还包括：激励控制电路。

所述激励控制电路与所述磁阻阵列连接，激励所述磁阻传感器；所述激励控制电路设有电路启动开关和运行指示灯。

请参阅图4，显示为本申请实施例所述的基于磁场成像的太阳能电池板检测装置的外壳结构的第一视图。如图4所示，于一实施例中，所述基于磁场成像的太阳能电池板检测装置还包括：外壳17。

所述外壳内固定所述磁阻阵列、多路复用器、测量电路和差分放大电路。于不同实施例中外壳内还可以包括信号放大电路、滤波电路、激励控制电路中的一种或多种电路。于不同应用中，各个电路可以集成在一块印刷电路板上也可以分设在不同的印刷电路板上。具体地，外壳有四个固定螺丝孔171例如M3螺孔，与内置3D打印线圈骨架和印刷电路板位置对应，用以固定激励线圈和印刷电路板。

所述外壳一侧设有线束接插头172，所述线束接插头172引出外壳内的电路走线。具体地，在探头上方留有出线孔，用以安装EGG 1B 16芯航空插头。

请参阅图5，显示为本申请实施例所述的基于磁场成像的太阳能电池板检测装置的外壳结构的第二视图。如图5所示，响应于所述外壳内包括所述激励控制电路，所述外壳上开设有所述电路启动开关和所述运行指示灯的观测孔173。具体地，观测孔173是指外壳正面留有的开关和指示灯示意孔，可观测探头是否正常工作。

于一实施例中，所述基于磁场成像的太阳能电池板检测装置还包括：检测设备。

所述检测设备接收待测电池板的第二磁场图像，与预先扫描生成的参考电池板的第一磁场图像进行比对，根据所述第一磁场图像和所述第二磁场图像的差异程度对所述待测电池板进行缺陷检测。

所述基于磁场成像的太阳能电池板检测装置的工作过程如下：在检测太阳能电池板时，向太阳能电池板中通入直流电流或特定频率的交流电流，然后利用所述磁阻阵列，扫描测量电流产生的磁场分布，获得磁场图像。首先，向已知完好无损的太阳能电池板即参考电池板中通入电流，利用磁阻阵列探头测量完好无损的太阳能电池板的磁场分布，获得参考磁场图像m1；接着，向待测的太阳能电池板中通入电流，测量获得磁场图像m2；然后，计算m2与m1的差值；通过磁场图像的差异，判断待测太阳能电池板中是否有隐裂、碎片、崩边、虚焊、断栅等缺陷。在做批量测量时，只需要测量一次参考磁场图像m1，然后不断更换待检测电池板，重复上述过程，直到完成所有检测为止。

本申请所述的基于磁阻阵列的太阳能电池板检测系统，包括：待测电池板、参考电池板和基于磁场成像的太阳能电池板检测装置。所述基于磁场成像的太阳能电池板检测装置分别于所述待测电池板和所述参考电池板连接。

所述基于磁场成像的太阳能电池板检测装置包括：磁感阵列，所述磁感阵列包括至少两个磁场传感器；多路复用器，与所述磁感阵列连接，对不同通道的磁感传感器进行分时选通；测量电路，与所述多路复用器连接，与选通的磁感传感器连接为测量电桥；差分放大电路，与所述测量电路连接，接收所述测量电桥的两个输出信号进行差分操作，以生成用于缺陷检测的磁场图像。

所述基于磁场成像的太阳能电池板检测装置向所述参考电池板中通入第一电流，获取第一磁场图像，向所述待测电池板中通入第二电流，获取第二磁场图像；根据第一磁场图像和第二磁场图像的差异程度对所述待测电池板进行缺陷检测。

上述各个附图对应的流程或结构的描述各有侧重，某个流程或结构中没有详述的部分，可以参见其他流程或结构的相关描述。

上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种基于磁场成像的太阳能电池板检测装置，其特征在于，所述基于磁场成像的太阳能电池板检测装置包括：

磁感阵列，所述磁感阵列包括至少两个磁场传感器；

多路复用器，与所述磁感阵列连接，对不同通道的磁场传感器进行分时选通；

测量电路，与所述多路复用器连接，与选通的磁场传感器连接为测量电桥；

差分放大电路，与所述测量电路连接，接收所述测量电桥的两个输出信号进行差分操作，以生成用于缺陷检测的磁场图像。

2.根据权利要求1所述的基于磁场成像的太阳能电池板检测装置，其特征在于，所述磁感阵列包括磁阻阵列，所述磁阻阵列包括至少两个磁阻传感器。

3.根据权利要求2所述的基于磁场成像的太阳能电池板检测装置，其特征在于，所述基于磁场成像的太阳能电池板检测装置还包括：信号放大电路；

所述信号放大电路与所述差分放大电路连接，对差分后的信号进行放大处理。

4.根据权利要求3所述的基于磁场成像的太阳能电池板检测装置，其特征在于，所述基于磁场成像的太阳能电池板检测装置还包括：滤波电路；

所述滤波电路连接于所述差分放大电路与所述信号放大电路之间，对差分后的信号进行滤波处理。

5.根据权利要求2所述的基于磁场成像的太阳能电池板检测装置，其特征在于：

所述磁阻传感器包括按照预定设计参数制备的磁阻传感器晶圆，所述预定设计参数包括尺寸设计参数。

6.根据权利要求2所述的基于磁场成像的太阳能电池板检测装置，其特征在于，所述基于磁场成像的太阳能电池板检测装置还包括：激励控制电路；

所述激励控制电路与所述磁阻阵列连接，激励所述磁阻传感器；所述激励控制电路设有电路启动开关和运行指示灯。

7.根据权利要求6所述的基于磁场成像的太阳能电池板检测装置，其特征在于，所述基于磁场成像的太阳能电池板检测装置还包括：外壳；

所述外壳内固定所述磁感阵列、多路复用器、测量电路和差分放大电路；

所述外壳一侧设有线束接插头，所述线束接插头引出外壳内的电路走线。

8.根据权利要求7所述的基于磁场成像的太阳能电池板检测装置，其特征在于：

响应于所述外壳内包括所述激励控制电路，所述外壳上开设有所述电路启动开关和所述运行指示灯的观测孔。

9.根据权利要求2所述的基于磁场成像的太阳能电池板检测装置，其特征在于，所述基于磁场成像的太阳能电池板检测装置还包括：检测设备；

所述检测设备接收待测电池板的第二磁场图像，与预先扫描生成的参考电池板的第一磁场图像进行比对，根据所述第一磁场图像和所述第二磁场图像的差异程度对所述待测电池板进行缺陷检测。

10.一种基于磁阻阵列的太阳能电池板检测系统，其特征在于，包括：待测电池板、参考电池板和如权利要求1-9任一项所述的基于磁场成像的太阳能电池板检测装置；所述基于磁场成像的太阳能电池板检测装置分别与所述待测电池板和所述参考电池板连接；

所述基于磁场成像的太阳能电池板检测装置向所述参考电池板中通入第一电流，获取第一磁场图像，向所述待测电池板中通入第二电流，获取第二磁场图像；根据第一磁场图像和第二磁场图像的差异程度对所述待测电池板进行缺陷检测。