TWI453403B - 檢測太陽能電池板之音波檢測裝置及方法 - Google Patents

Description

檢測太陽能電池板之音波檢測裝置及方法

本發明係關於一種用於檢測一太陽能電池板之裝置及方法。更詳細而言，本發明係關於一種利用一音波檢測裝置以檢測一太陽能電池板之裝置及方法。

太陽能電池板在生產過程中可能產生各種各樣的缺陷，比如：矽材料的擴散、鈍化、裂紋、污染、燒結缺陷等等，這些缺陷一方面會導致太陽能電池板轉換效率的降低，另一方面則會對未來的使用上帶來潛在危險，因此，缺陷檢查對於太陽能電池板的品質控制便顯得相當重要。目前針對太陽能電池板的缺陷檢查，大多是依靠人工目測，但人工目測只能看到受損嚴重的裂紋，對於其他類型的缺陷（例如微細的隱裂）並無法利用人工目測進行檢視。

如果能夠及早在生產過程中發現這些具有微小裂縫的太陽能電池板，並將其篩選出來，就能避免後續損害的發生。主要原因在於，雖然這些微小裂縫在初期並不會造成太陽能電池板的破裂，然而在後續產品化的過程中，因為太陽能電池板常會處於高度機械負荷的生產步驟，故這些原本未具威脅性的微小裂縫將會因此而逐漸擴大，進而導致太陽能電池板出現破裂的情形，適以，若可謹慎地於生產初期就優先篩選出這些具有微小裂縫的太陽能電池板，便將有助於提升後續的生產效益。

於先前技術中存在許多在太陽能電池板上進行微小裂縫辨認的方法，例如使用人工檢測方式、超音波方式或基於紅外線原理的檢測方式。其中，人工檢測方式係將太陽能電池板如扇子般進行搧動，並在搧動搖擺的過程中，聆聽太陽能電池板所產生的風聲中是否存在有異音，藉以判斷太陽能電池板上是否存在瑕疵。然而，此種人工檢測方式因為缺乏精準數據的判斷，因此具有相當大的誤差空間。此外，當使用超音波方式時，可能會產生機械性刺激而導致太陽能電池板的破裂。並且，基於紅外線原理的檢測方式，雖然能夠更為有效地檢測出太陽能電池板及元件中存在的裂紋，但這種利用溫度差所進行的檢測原理，若遭遇其他不會產生溫度差的缺陷，將一樣無法進行檢測。

另一方面，尚有一種基於太陽能電池板電致發光（EL electroluminescence）原理的檢測方法，可以有效地利用光效益檢測太陽能電池板存在的各種缺陷。但是，此種檢測方法所檢測出來的缺陷除可能表示有裂縫的存在外，也可能檢測出太陽能電池板厚度不均等問題，故無法僅針對單一的「裂縫」情況進行檢測。並且，太陽能電池板電致發光因光學鏡頭的限制，使得此種檢測方法無法在不到1公尺的距離下拍攝2公尺寬的物體，而太陽能電池板元件生產線的傳送高度一般不超過1.3公尺，絕大部分在1公尺左右。所以為了能在生產線上拍攝太陽能電池板元件的缺陷，會需要利用多個高倍率鏡頭的相機來進行拍攝，接著再把所得的複數影像拼接在一起進行觀察檢測。這種檢測方式雖然簡單，但是由於高倍率鏡頭的紅外線相機售價較高，從而使得過高的設備成本限制了此種檢測技術的普及。

綜上所述，如何提供一種可以簡單操作且設備成本較低的檢測裝置，同時可於檢測過程中避免太陽能電池板的破壞，便為此業界亟需努力之目標。

本發明之一目的在於提供一種用以檢測太陽能電池板之音波檢測裝置及方法，其係藉由量測穿透太陽能電池板之一音波，以判斷該太陽能電池板是否存有缺陷之裝置及方法。

本發明之又一目的在於提供一種用於檢測太陽能電池板之音波檢測裝置及方法，其可避免破壞太陽能電池板內部的多晶組織結構，降低檢測成本，以提高產品良率。

為達上述目的，本發明用以檢測一太陽能電池板之一音波檢測裝置包含至少一音源輸出單元，提供至少一第一音訊；至少一集音元件，設於至少一音源輸出單元上方；至少一收音單元，設於至少一集音元件相對於至少一音源輸出單元之另一端；以及一隔震元件，設於至少一音源輸出單元及至少一集音元件間，且太陽能電池板適可設置於隔震元件。其中，至少一第一音訊通過太陽能電池板後，將形成為至少一第二音訊，至少一第二音訊接著為至少一集音元件接收並傳遞至至少一收音單元，至少一收音單元繼而將至少一第二音訊相應轉換為至少一數位訊號後輸出。

在參閱圖式及隨後描述之實施方式後，此技術領域具有通常知識者便可瞭解本發明之其他目的，以及本發明之技術手段及實施態樣。

本發明用以檢測一太陽能電池板之一音波檢測裝置包含至少一音源輸出單元、至少一集音元件、至少一收音單元以及一隔震元件。其中，至少一音源輸出單元適可提供至少一第一音訊，至少一集音元件設於至少一音源輸出單元上方，至少一收音單元設於至少一集音元件相對於至少一音源輸出單元之另一端，且隔震元件係設於至少一音源輸出單元及至少一集音元件間。此外，所欲檢測之太陽能電池板適可設置於隔震元件上，以避免太陽能電池板在進行測試的過程中遭受到損壞。

第1圖及第2圖係為本發明之第一實施例。如圖所示，音波檢測裝置1具有一音源輸出單元12、一集音元件13、相對集音元件13設置之一收音單元14及一隔震元件15。其中，一太陽能電池板11適可設置於隔震元件15上，以避免於檢測過程中對太陽能電池板11造成損壞。於本實施例中，音波檢測裝置1更進一步包含一吸音元件16及一輸送元件17。其中，吸音元件16係環繞音源輸出單元12設置，而輸送元件17較佳具有二輸送帶171，且該二輸送帶171係平行設置，以共同承載隔震元件15及設置於隔震元件15上之太陽能電池板11，並將其輸送至位於音源輸出單元12與集音元件13間之一受測位置。

當音源輸出單元12提供一第一音訊（圖未示出）朝太陽能電池板11傳遞時，由於吸音元件16係環繞第一音訊之傳遞方向設置，故第一音訊可集中且無折射地傳遞至太陽能電池板11，並於接觸太陽能電池板11後形成一第二音訊（圖未示出），第二音訊接著將為集音元件13接收後傳遞至收音元件14，而轉換為一數位訊號後輸出。

需說明的是，於本發明之一較佳實施態樣中，音源輸出單元12可為一喇叭，集音元件13可為一方形遮罩，且收音單元14可為一麥克風。其中，方形遮罩（即集音元件13）所覆蓋之區域係大於或等於太陽能電池板11之面積，是故此方形遮罩可完全覆蓋住太陽能電池板11。於其他實際態樣中，集音元件13也可具有其他形狀（如半圓形）或數量，只要集音元件13所覆蓋之區域大於或等於太陽能電池板11之面積，皆可達到集音元件13用以接收第二音訊之目的。並且如圖所示，二輸送帶171之間係為中空設計，故於輸送太陽能電池板11至該受測位置的過程中，僅有隔震元件15之二邊緣部會與二輸送帶171相接觸，如此之設置方式將降低傳遞第一音訊時所可能產生的遮蔽或反射現象。另一方面，隔震元件15除具有支承及保護太陽能電池板11之作用外，尚具有允許第一音訊穿透及減少音波反射干擾之功用，故隔震元件15較佳係為一海綿。

當收音單元14將所接收之第二音訊相應轉換為一數位訊號輸出後，該數位訊號係用以與一標準訊號進行頻率響應比對，以進行太陽能電池板11之良率判斷以及太陽能電池板11上是否有裂紋存在之判斷。需特別說明的是，前述之標準訊號係利用一正常未受損之太陽能電池板置於本發明之音波檢測裝置1後量測所得，故於比對量測所得之數位訊號與該標準訊號的過程中，無須加入其他環境參數進行比對，因此將可輕易地供本領域之技術人員進行太陽能電池板11之良率判斷。

於本實施例中，檢測者藉由第一音訊傳遞至一正常未受損之太陽能電池板後所產生之數位訊號，適可繪製出如第3A圖所示之正弦波波形，並用以作為後續音波檢測之基準。舉例而言，若第一音訊傳遞至其他待測太陽能電池板11後所產生之數位訊號經轉換繪製，其所產生的波形可大致與第3A圖所示之波形重合，則判定該太陽能電池板11為正常未受損之太陽能電池板。反之，若太陽能電池板11於音波檢測後所產生之圖形係如第3B圖所示，於鄰近波峰處及鄰近波谷處皆具有顯著雜訊（即未具有平滑之波形曲線），而與第3A圖之正弦波存在有顯著差異，則可判斷該太陽能電池板11為受損之太陽能電池板，亦或是太陽能電池板11上有裂紋存在。需說明的是，由於相異尺寸、規格及材質之太陽能面板經音波檢測後所產生之數位訊號皆不盡相同，故所繪製出之圖形亦將有所差異，除前述之正弦波波形外，也可能具有為一隨機波型態，因此，前述第3A圖及第3B圖所繪示之圖形僅為例舉之用，並未用以限制本發明所欲保護之範圍。

第4圖係為本發明之第二實施例。如圖所示，第二實施例之一音波檢測裝置2具有一音源輸出單元22、四集音元件23、四收音單元24、一隔震元件25、一吸音元件26以及一輸送元件27，故第二實施例所具有之元件大致與第一實施例相似，其主要差異僅在於音波檢測裝置2係設置有四集音元件23及四收音單元24，且四收音單元24係相應該等集音元件23設置。換言之，每一集音元件23皆相應搭配有一收音單元24。

相應地，第二實施例所檢測之太陽能電池板21亦區分成四受測區域（圖未示出），即該等受測區域係相應該等集音元件23陣列設置。如此一來，音源輸出單元22所發射之第一音訊（圖未示出）在通過太陽能電池板21時，便會相應產生四第二音訊（圖未示出），該等第二音訊經該等集音元件23接收並傳遞至相對應之該等收音單元24後，將相應地轉換為四數位訊號（圖未示出）輸出，並與一標準訊號進行頻率響應比對，以判斷太陽能電池板21上各個受測區域之良率，以及太陽能電池板21上各個受測區域是否有裂紋存在之判斷。

需說明的是，陣列設置之複數集音元件亦可具有其他態樣。如第5圖所示，其係為本發明之第三實施例。音波檢測裝置3亦可設置有九集音元件33及相對應之九收音單元34，只要複數集音元件33所覆蓋之總區域大於或等於太陽能電池板31之面積即可，第三實施例所檢測之太陽能電池板31亦區分成九受測區域（圖未示出），且該等受測區域係相應該等集音元件33陣列設置。如此一來，音源輸出單元32所發射之第一音訊（圖未示出）在通過太陽能電池板31時，便會相應產生九第二音訊（圖未示出），該等第二音訊經該等集音元件33接收並傳遞至相對應之該等收音單元34後，將相應地轉換為九數位訊號（圖未示出）輸出，並與一標準訊號進行頻率響應比對，以判斷太陽能電池板31上各個受測區域之良率，以及太陽能電池板31上各個受測區域是否有個別裂紋存在之問題，並且更可進一步地檢測出裂紋所在位置及裂紋長度。

相似地，熟知本領域技術者亦可推及其他類似實施態樣。如第6圖所示之第四實施例，音波檢測裝置4亦可設置有九音源輸出單元42及相對應之九吸音元件46，同時，太陽能電池板41亦可區分成九受測區域（圖未示出），且該等受測區域係可相應該等音源輸出單元42陣列設置，而具有類似於一九宮格之形狀。如此一來，九音源輸出單元42所發射之九第一音訊（圖未示出）在通過太陽能電池板41時，便會相應產生九第二音訊（圖未示出），該等第二音訊經單一集音元件43接收並傳遞至相對應之單一收音單元44後，將相應地轉換為九數位訊號（圖未示出）輸出，並與一標準訊號進行頻率響應比對，以判斷太陽能電池板41上各個受測區域之良率，以及太陽能電池板41上各個受測區域是否有個別裂紋存在之判斷，並且更可進一步地檢測出裂紋所在位置及裂紋長度。

如第7圖所示，本發明亦揭露一種太陽能電池板之檢測方法。首先，如步驟501所示，順序地將複數太陽能電池板置於至少一音源輸出單元與至少一集音元件之間。接著如步驟502所述，利用至少一音源輸出單元輸出至少一第一音訊。如步驟503所示，當至少一第一音訊通過太陽能電池板後，將形成至少一第二音訊，之後，利用至少一集音元件接收至少一第二音訊。如步驟504所示，利用至少一集音元件將至少一第二音訊傳遞至至少一收音單元。最後，如步驟505所示，利用至少一收音單元將至少一第二音訊相應轉換為至少一數位訊號後輸出，且如步驟506所示，將至少一數位訊號輸出與一標準訊號進行頻率響應比對，以判斷太陽能電池板之良率。此外，步驟501雖僅揭示將太陽能電池板置於至少一音源輸出單元與至少一集音元件之間之步驟，但為方便連續且不間斷地進行檢測作業，更可利用一輸送元件依序將複數待測之太陽能電池板運送至至少一音源輸出單元與至少一集音元件之間，以加速檢測作業的流程。

並且，當利用輸送元件運送太陽能電池板時，由於太陽能電池板係分割成複數陣列設置的受測區域，因此集音元件適可分別接收位於太陽能電池板之前端部分、中央部份及後端部分之受測區域所發出之第二音訊，利用收音單元將該等第二音訊相應轉換為複數數位訊號後輸出，並分別將該等數位訊號輸出與一標準訊號進行頻率響應比對，以分別判斷太陽能電池板之該前端部分、該中央部份及該後端部分之良率，同時也可針對太陽能電池板上的各個受測區域是否有裂紋存在進行判斷，同時進一步檢測出裂紋所在位置及裂紋長度。當該前端部分、該中央部份及該後端部分與標準訊號比對並判斷為一受損之受測區域或一有裂紋存在之受損區域後，則使用者可局部移除該受損區域，以便進行後續之加工。

依據前述之第一實施例及第二實施例，熟知本領域技術者亦可推及其他類似實施態樣。舉例來說，太陽能電池板可為一太陽能電池板模組，而音源輸出單元的數目亦可增設為複數個音源輸出單元（如第6圖所示之九音源輸出單元），適以提供複數個第一音訊，而各音源輸出單元適可具有相應之吸音元件，以將該等第一音訊傳遞至相對應之太陽能電池板的受測區域，同時，該等音源輸出單元亦可搭配複數集音元件及對應該等集音元件之複數收音單元。換言之，前述之第一實施例及第二實施例並未用以限制音源輸出單元、集音元件及收音單元等元件之數量，使用者皆可視需求進行個別之調整。

綜上所述，本發明所提供之一種檢測一太陽能電池板之裝置及方法，並無需複雜的儀器或是步驟即可簡單量測太陽能電池板之一良率，且不會對太陽能電池板之本體造成破壞，同時，即便待測之太陽能電池板係為具有多晶的晶界結構，以不會對測試結果造成影響，故本發明之音波檢測裝置將有助於降低檢測成本，同時提高太陽能電池板的良率。

上述之實施例僅用來例舉本發明之實施態樣，以及闡釋本發明之技術特徵，並非用來限制本發明之保護範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍，本發明之權利保護範圍應以申請專利範圍為準。

1．．．音波檢測裝置

11．．．太陽能電池板

12．．．音源輸出單元

13．．．集音元件

14．．．收音單元

15．．．隔震元件

16．．．吸音元件

17．．．輸送元件

171．．．輸送帶

2．．．音波檢測裝置

21．．．太陽能電池板

22．．．音源輸出單元

23．．．集音元件

24．．．收音單元

25．．．隔震元件

26．．．吸音元件

27．．．輸送元件

3．．．音波檢測裝置

31．．．太陽能電池板

32．．．音源輸出單元

33．．．集音元件

34．．．收音單元

35．．．隔震元件

36．．．吸音元件

4．．．音波檢測裝置

41．．．太陽能電池板

42．．．音源輸出單元

43．．．集音元件

44．．．收音單元

45．．．隔震元件

46．．．吸音元件

第1圖係為本發明音波檢測裝置之第一實施例之前視圖；

第2圖係為本發明音波檢測裝置之第一實施例之立體示意圖；

第3A圖為本發明第一實施例之一正常未受損的太陽能電池板之振動訊號示意圖；

第3B圖為本發明第一實施例之一受損的太陽能電池板之振動訊號示意圖；

第4圖係為本發明音波檢測裝置之第二實施例之立體示意圖；

第5圖係為本發明音波檢測裝置之第三實施例之立體示意圖；

第6圖係為本發明音波檢測裝置之第四實施例之立體示意圖；以及

第7圖係為本發明音波檢測方法之流程圖。

1．．．音波檢測裝置

11．．．太陽能電池板

12．．．音源輸出單元

13．．．集音元件

14．．．收音單元

15．．．隔震元件

16．．．吸音元件

17．．．輸送元件

171．．．輸送帶

Claims (11)

1. 一種用以檢測一太陽能電池板之音波檢測裝置，包含：
   　　至少一音源輸出單元，提供至少一第一音訊；
   　　至少一集音元件，設於該至少一音源輸出單元上方；
   　　至少一收音單元，設於該至少一集音元件相對於該至少一音源輸出單元之另一端；以及
   　　一隔震元件，設於該至少一音源輸出單元及該至少一集音元件間，且該太陽能電池板適可設置於該隔震元件；
   　　其中，該至少一第一音訊通過該太陽能電池板後，將形成為至少一第二音訊，該至少一第二音訊接著為該至少一集音元件接收並傳遞至該至少一收音單元，該至少一收音單元繼而將該至少一第二音訊相應轉換為至少一數位訊號後輸出。
2. 如請求項1所述之音波檢測裝置，更包含一輸送元件，用以承載該隔震元件及該太陽能電池板，並將其輸送至位於該至少一音源輸出單元與該至少一集音元件間之一受測位置。
3. 如請求項2所述之音波檢測裝置，其中該輸送元件具有二輸送帶，且該二輸送帶係平行設置，以共同承載該隔震元件。
4. 如請求項1所述之音波檢測裝置，其中該至少一集音元件係為陣列設置之複數集音元件。
5. 如請求項4所述之音波檢測裝置，其中該至少一收音單元係為複數收音單元，且相應該等集音元件陣列設置。
6. 如請求項5所述之音波檢測裝置，其中該至少一音源輸出單元係為一音源輸出單元。
7. 如請求項1所述之音波檢測裝置，其中該隔震元件係為一海綿。
8. 如請求項1所述之音波檢測裝置，更包含一吸音元件，係沿該至少一第一音訊之傳遞方向環繞設置。
9. 一種檢測一太陽能電池板之方法，包含下列步驟：
   　　(a) 將該太陽能電池板置於至少一音源輸出單元與至少一集音元件之間；
   　　(b) 利用該至少一音源輸出單元輸出至少一第一音訊；
   　　(c) 利用該至少一集音元件接收該至少一第一音訊通過該太陽能電池板後所形成之至少一第二音訊；
   　　(d) 利用該至少一集音元件將該至少一第二音訊傳遞至至少一收音單元；以及
   　　(e) 利用該至少一收音單元將該至少一第二音訊相應轉換為至少一數位訊號後輸出。
10. 如請求項9所述之方法，更包含下列步驟：
    　　(f) 將該至少一數位訊號輸出與一標準訊號比對，以判斷該太陽能電池板之良率。
11. 如請求項9所述之方法，其中(a)步驟更包含：
    　　利用一輸送元件依序將該太陽能電池板運送至該至少一音源輸出單元與該至少一集音元件之間。