较近几年．随着绿色能源需求量的急速增长，中国的太阳能电池板产量正以迅猛之势持续扩大。目前我国有500余家企业在生产太阳能电池板和组件。其中。许多大型企业都已经具备了硅材料的生产能力。目前硅材料太阳能电池板通常由单晶体棒材切片而成．但由于单晶硅成本价格高．为了节省硅材料，通常会把切片切的很薄．大多厂家硅片厚度在200txm左右。英利集团已做到了厚度在180txm左右。自动化生产线对电池片的多次加工会使电池片破损率增 大，在生产过程中就会产生隐裂、碎片、崩边、虚焊、断栅等缺陷，这样会使太阳能电池的转换效率更低。如果能在各个生产流程环节中及时发现．便可以相应调整生产设备的运行状态．从而提高成品的合格率及成品等级．这样就需要大量的在线缺陷检测设备。出于成本考虑，目前的生产线多数只是在层压之前和层压之后各做一次EL测试 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．该设备的研制将对光伏产业的发展产生重要影响。
硅太阳能电池发光时带有激发光或电压 硅发射的光的峰值出现在950 1 250nm的大约1 150nm处．这种发射是由于过渡带受激发形成的 主要有两种激发的方法。PLfPhotO1uminescence1光致发光和EL FElectroluminescence1电致发光。光致发光是
将一个物体的较高的能量光F波长较短1吸收后再发射的光．一般用来自闪光灯或脉冲激光／LED的可见光激发硅的电子 大多数的光产生的电子将他们的能量转化为热量。一小部分的电子再去一个孔．发射一个光子F辐射复合) 硅中的较多缺陷将导致更多的能量以热量的形式散失．仅有较少的发出光子 硅中的较少的缺陷将导致更多的辐射复合和更多的发射光子。这种方法的优点是不需要外置电源．但通常需要脉冲光源和门检测．热拍的重现性通常较差于电致发光。电致发光是由电压所产生的发光。当硅太阳能电池是正向偏置时．它将作为一个发光 二级管 发光强度取决于硅中缺陷密度的．较少的缺陷产生更多个发射光子 这种方法仅需要一个简单的直流电流源供电．且具有良好的重复性旧
EL电致发光成像检测方法可以表述为：当对太阳能电池板PN结正向通电时，电子与空穴复合以出射光子的形式释放能量。电致发光的光谱在700～1 200 Nm范围内具有一定光强度．选取CCD成像器件可以捕获这一图像 破损部分无电子与空穴复合现象．也就无能量释放，捕获的图像中电池板缺陷部分将会呈现出明显的暗斑。利用硅太阳能电池在通电时发出波长为1 150nm的近红外线，故可以利用近红外摄像方法拍摄得到单晶硅太阳能电池的电致发光图像系统设计的整体思路。
本系统主要包括太阳能电池板暗箱、计算机和恒流源三大部分 首先设计用于红外图像采集的暗室．通过可控制的启闭窗口来装载检测电池板．同时屏蔽可见光源 暗室中利用光学反射原理。延长光路．减少图像畸变．同时缩小设备尺寸。然后对其通入恒定电流F电流大小应根据电池板大小而进行相应调整1．使电池板发出红外光 系统使用软通断可控恒流源．减少加电和断电对电源的冲击．提高设备寿命．同时也减少了测试电流引起的组件过流损坏 最后在暗箱中放置一个红外工业照相机．可对电池板既进行实时监测又实现单帧采集 工业相机通过USB接口与计算机连接起来．用户可通过显示屏直接观察电池板的好坏。成像后的图像经软件处理．减少温度、背景等因素对成像的影响．有效地提高了缺陷成像的清晰度．同时缩短了检测时间 。
本检测系统的硬件结构主要包括CCD相机，屏蔽可见光的暗箱及光学反射镜．连接太阳能电池板的恒流源．处理图像进而识别太阳能电池板缺陷的计算机。根据用户需要我们选用了两种CCD相机 一种是采用SONY285芯片144万像素的相机．像素尺寸为6．45~M'6．45 M，光学尺寸为2／3”，此款为经济型 另一种是采用SONY413芯片带制冷的610万像素的相机，像素尺寸为7．8 M 7．8 M，光学尺寸大约是144万像素相机的两倍 与之对应镜头的选取则与检测设备的规模、暗箱中光路的距离和待检测电池板的尺寸有关。当检测电池组件的尺寸太大时．可以考虑使用鱼眼镜头．后期图像经过相应图像处理来进行桶形畸变的校正可见光的波长范围为380～645nm．硅太阳能电池在通电时发出的近红外线的波长为1 150n13．此波长的光不在视力可视范围内 因此我们设计了用于检测的暗箱，并使暗箱能够通过可控制的启闭窗口来装载检测电池板。在实际应用中．暗箱尺寸是有限的．为了适应较大的检测尺寸 我们需要延长光路 光学中，反射定律与光的频率无关．因此使用光学反射镜来延长红外光路 可达到扩大检测尺寸的目的 值得注意的是，红外光与可见光的折射角、反射角不同．在检测不同尺寸的电池板之前，需要通过计算对相机镜头的焦距做相应的调整太阳能电池电致发光采用电池板接人恒定电 流的驱动方式，接入电流的大小可根据待检测电池板的规格作相对应调整。恒流源是输出电流保持恒定的电源，本检测系统采用的恒流源具有高可靠、可频繁操作的软起停、脉冲式限流限压电源。满足太阳能电池生产线高产能的需要．同时也缩短了检测时间。其电压的范围为0～60V．电流的范围为0～10A。
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