DE102010004868A1 - Device for inspection of solar cell, has two electrical separate contacts that are electrically connected with solar cell incorporating camera - Google Patents

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Abstract

The device has two electrical separate contacts that are electrically connected with solar cell made of silicon and incorporating camera. The camera is connected with an image processing unit. An independent claim is included for method for inspection of solar cell.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff in Anspruch 1.The invention relates to a device according to the preamble in claim 1.

Beschreibung des Standes der TechnikDescription of the Prior Art

Solarzellen 1 werden in den Solarmodulen über Lötverbindungen an den Stromschienen 2 auf der Oberseite und Stromschienen 4 auf der Unterseite kontaktiert. Es gibt verschiedene Designs für die Anzahl und Anordnung der Stromschienen. Verbreitet sind jeweils zwei und drei Stromschienen auf der Ober- und Unterseite. Im Betrieb fließt der erzeugte Strom über die Finger 3 zu den Stromschienen. Auf der Unterseite der Solarzelle ist die Kontaktierung üblicherweise vollflächig angebracht. Ist ein Finger im Bereich zwischen Zellrand und Stromschiene unterbrochen oder ist ein Riss in der Zelle vorhanden, kann der elektrische Strom nicht mehr abfließen. Zwischen den Stromschienen kann der Strom zu beiden Stromschienen fließen. Aufgrund des elektrischen Widerstandes der Finger, ist es auch von Nachteil, wenn die Finger zwischen den Stromschienen unterbrochen sind oder ein Riss zwischen den Stromschienen vorhanden ist.solar cells 1 are in the solar modules via solder joints on the busbars 2 on the top and busbars 4 contacted on the bottom. There are different designs for the number and arrangement of the busbars. Two and three busbars on the top and bottom are widely used. In operation, the generated current flows through the fingers 3 to the busbars. On the underside of the solar cell, the contact is usually applied over the entire surface. If a finger in the area between the edge of the cell and the bus bar is interrupted or there is a crack in the cell, the electric current can no longer flow away. Between the busbars, the current can flow to both busbars. Due to the electrical resistance of the fingers, it is also disadvantageous if the fingers between the bus bars are interrupted or there is a crack between the bus bars.

Deshalb ist es wünschenswert, diese Art von Defekten innerhalb der Produktion frühzeitig zu detektieren. Eine Möglichkeit dazu bietet die Elektrolumineszenz, bei der die Zelle mit Strom in Vorwärtsrichtung betrieben wird. Es wird dann mit einer Kamera ein Bild von der Zelle aufgenommen und entweder mit Hilfe einer Bildverarbeitungseinheit automatisch entschieden, ob die Zelle einen Defekt aufweist, oder das Bild einem Benutzer angezeigt.Therefore, it is desirable to detect these types of defects early in production. One possibility is electroluminescence, in which the cell is operated with forward current. It is then taken with a camera an image of the cell and either with the help of an image processing unit automatically determines whether the cell has a defect, or the image displayed to a user.

In DE 11 2007 001 071 T5 ist diese Technik ausführlich beschrieben. In späteren Veröffentlichungen sind verschiedene Defekte und ihre Auswirkungen in dem erfassten Bild beschrieben, siehe z. B. Kasemann et. al., „Luminescence imaging for the detection of shunts an silicon solar cells” Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 2008. 16(4): p. 297–305 .In DE 11 2007 001 071 T5 This technique is described in detail. In later publications, various defects and their effects in the captured image are described, see e.g. B. Kasemann et. al., "Luminescence imaging for the detection of shunts on silicon solar cells" Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 2008. 16 (4): p. 297-305 ,

Die bisher bekannten Lösungen haben den Nachteil, dass die Detektion von Defekten zwischen den Stromschienen durch geringe Kontraste der Defekte erschwert wird, da hier der Strom von zwei Seiten an die Defekte herangeführt wird und nur über den elektrischen Widerstand der Leitungslänge der Finger die Stromdichte am Defekt reduziert wird.The previously known solutions have the disadvantage that the detection of defects between the busbars is complicated by small contrasts of the defects, since the current is introduced from two sides to the defects and only on the electrical resistance of the line length of the finger current density at the defect is reduced.

Aufgabe der Erfindung ist die Lösung dieses Problems, da die oben genannten Defekte Auswirkungen auf die Effizienz und auf die Stabilität der Solarelemente haben.The object of the invention is the solution of this problem, since the above-mentioned defects affect the efficiency and the stability of the solar elements.

Um die oben beschriebene Aufgabe zu erfüllen, enthält die Inspektionsvorrichtung mindestens zwei Kontaktierungseinheiten, die die Solarzelle mit mindestens zwei unterschiedlichen Spannungen und Strömen versorgen, und mindestens eine Kamera.To accomplish the above-described object, the inspection device includes at least two contacting units that provide the solar cell with at least two different voltages and currents, and at least one camera.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail below.

Es zeigenShow it

: eine Draufsicht der Oberseite einer Solarzelle, : a top view of the top of a solar cell,

: eine Draufsicht der Unterseite einer Solarzelle, : a top view of the underside of a solar cell,

: eine Ansicht des Inspektionssystems, : a view of the inspection system,

: ein Elektrolumineszenz-Bild einer multikristallinen Solarzelle bei Stromfluss durch beide Kontaktierungen, : an electroluminescent image of a multicrystalline solar cell during current flow through both contacts,

: ein Elektrolumineszenz-Bild der Solarzelle bei Stromfluss durch eine Kontaktierung, : an electroluminescent image of the solar cell during current flow through a contact,

: ein Elektrolumineszenz-Bild der Solarzelle bei Stromfluss durch die andere Kontaktierung. : An electroluminescent image of the solar cell when current flows through the other contact.

Die Inspektionsvorrichtung besteht aus zwei getrennt versorgten Kontaktierungen 5, mit denen die Solarzelle mit Strom versorgt wird. Der Benutzer kann vorab die Ströme über zwei Stromversorgungen 6 getrennt einstellen.The inspection device consists of two separately supplied contacts 5 , with which the solar cell is supplied with power. The user can advance the currents through two power supplies 6 set separately.

Dann wird eine Stromversorgung eingeschaltet und es fließt ein Strom über eine Kontaktierung, eine Stromschiene auf der Oberseite, durch einen Teilbereich der Solarzelle und durch die Kontaktierung 7 auf der Unterseite der Solarzelle. Aufgrund der Elektrolumineszenz leuchtet ein Teilbereich der Solarzelle schwach. Dieses schwache Licht wird mit Hilfe einer Kamera 8 aufgenommen und das Bild wird in einem Computer 9 weiterverarbeitet und auf einem Monitor 10 angezeigt (siehe ).Then, a power supply is turned on and it flows a current through a contact, a busbar on the top, through a portion of the solar cell and through the contact 7 on the bottom of the solar cell. Due to the electroluminescence illuminates a portion of the solar cell weak. This dim light is using a camera 8th taken and the image is in a computer 9 further processed and on a monitor 10 displayed (see ).

Danach wird die eingeschaltete Stromversorgung ausgeschaltet und die zweite Stromversorgung wird eingeschaltet. Nun fließt der Strom über die andere Kontaktierung, die andere Stromschiene, durch einen anderen Teilbereich der Solarzelle und durch die Kontaktierung auf der Unterseite der Solarzelle. Aufgrund der Elektrolumineszenz leuchtet nun ein anderer Teilbereich der Solarzelle. Dieses Licht wird mit Hilfe der Kamera aufgenommen und das Bild wird ebenfalls in dem Computer weiterverarbeitet und angezeigt (siehe ).After that, the power on is turned off and the second power is turned on. Now the current flows through the other contact, the other busbar, through another part of the solar cell and through the contact on the underside of the solar cell. Due to the electroluminescence now illuminates another portion of the solar cell. This light is captured by the camera and the image is also processed and displayed in the computer (see ).

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wurden zwei Netzteile verwendet. Die Erfindung kann aber bestimmungsgemäß auch mit einem Netzteil verwendet werden, bei dem die Umschaltung der Spannung und des Stroms, z. B. über Relais, erfolgt. Es ist ebenfalls naheliegend, ein drittes Bild aufzunehmen, bei dem beide Stromversorgungen eingeschaltet sind, und dieses dritte Bild ebenfalls dem Benutzer anzuzeigen (siehe ). In the illustrated embodiment, two power supplies were used. However, the invention can be used as intended with a power supply in which the switching of the voltage and the current, for. B. via relays, takes place. It is also obvious to take a third picture in which both power supplies are on, and also to display this third picture to the user (see ).

Die Kamera und die Bildverarbeitungseinheit können in einer bestimmungsgemäßen Abwandlung dieser Erfindung auch in einer Einheit zusammengefasst sein.The camera and the image processing unit can also be combined in one unit according to a specific modification of this invention.

Aufgrund der vorliegenden Beschreibung der Erfindung ist es offensichtlich, dass die Erfindung auf vielfältige Art und Weise abgewandelt werden kann. Derartige Abwandlungen sind nicht als Abweichung vom Schutzumfang der Erfindung zu verstehen. Alle für Fachleute auf dem Gebiet offensichtlichen Modifikationen liegen innerhalb des Schutzumfanges der nachfolgenden Ansprüche.Due to the present description of the invention, it is obvious that the invention can be modified in many ways. Such modifications are not to be understood as a departure from the scope of the invention. All modifications obvious to those skilled in the art are within the scope of the following claims.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 112007001071 T5 [0004] DE 112007001071 T5 [0004]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Kasemann et. al., „Luminescence imaging for the detection of shunts an silicon solar cells” Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 2008. 16(4): p. 297–305 [0004] Kasemann et. al., "Luminescence imaging for the detection of shunts on silicon solar cells" Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 2008. 16 (4): p. 297-305 [0004]

Claims (8)

Vorrichtung zur Inspektion von Solarzellen auf Basis der Elektrolumineszenz, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei elektrisch getrennte Kontaktierungen mit der Solarzelle elektrisch leitend verbunden sind und mindestens eine Kamera enthalten ist.Apparatus for inspecting solar cells based on electroluminescence, characterized in that at least two electrically separate contacts are electrically connected to the solar cell and at least one camera is included. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzelle zum größten Teil aus Silizium bestehen.Apparatus according to claim 1, characterized in that the solar cell consist for the most part of silicon. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera mit einer Bildverarbeitungseinheit verbunden ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the camera is connected to an image processing unit. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera mit einer Bildverarbeitungseinheit verbunden ist.Apparatus according to claim 2, characterized in that the camera is connected to an image processing unit. Verfahren zur Inspektion von Solarzellen auf Basis der Elektrolumineszenz, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei elektrisch getrennte Kontaktierungen mit der Solarzelle elektrisch leitend verbunden sind, die Spannungen und Ströme an den Kontaktierungen getrennt verändert werden und mit Hilfe einer Kamera mindestens zwei Bilder von der Solarzelle aufgenommen werden.Method for inspecting solar cells based on electroluminescence, characterized in that at least two electrically separate contacts are electrically connected to the solar cell, the voltages and currents are changed separately at the contacts and are recorded by means of a camera at least two images of the solar cell , Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzellen zum größten Teil aus Silizium bestehen.A method according to claim 5, characterized in that the solar cells consist for the most part of silicon. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilder in einer Bildverarbeitungseinheit analysiert werden.A method according to claim 5, characterized in that the images are analyzed in an image processing unit. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilder in einer Bildverarbeitungseinheit analysiert werden.A method according to claim 7, characterized in that the images are analyzed in an image processing unit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112007001071T5 (en) 2006-05-02 2009-04-09 National University Corporation Nara Institute of Science and Technology, Ikoma Method and device for evaluating solar cells and their use

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Kasemann et. al., "Luminescence imaging for the detection of shunts an silicon solar cells" Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 2008. 16(4): p. 297-305

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