一種線掃描探測器檢測太陽能電池片缺陷的系統的製作方法
2024-03-01 01:19:15 3
專利名稱：一種線掃描探測器檢測太陽能電池片缺陷的系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於檢測系統技術領域，具體的說，涉及一種線掃描探測器檢測太陽能電池片缺陷的系統，應用於太陽能電池片的PL缺陷檢測。
背景技術：
由於光伏產業在清潔能源中扮演著越來越重要的角色，太陽能電池的製造商正在花大力提高生產效率，在增大產能的同時降低生產成本。這樣，在生產過程中的檢測系統就變得至關重要。太陽能電池的原始電池片在生產過程中就存在黑芯，裂紋等問題，由於它非常脆弱，在生產過程中，很容易造成肉眼無法察覺的破損，所以儘早發現不合格的電池片， 避免它流入下一道工藝，不僅可以減少浪費，還可以儘早發現工藝中存在的問題。檢測系統的基本性能由兩個關鍵指標衡量檢測速度和檢測靈敏度，隨著生產技術的進步，製造速度不斷加快，對產品質量要求的提高，需檢測的缺陷越來越小，因此對檢測系統的速度和靈敏度的要求也在不斷提高。現在使用的PL檢測系統，是根據光致發光原理，採集太陽能電池片螢光信號並用 CCD成像，通過圖像分析來檢測太陽能電池的裂紋、黑芯、汙染等缺陷，判斷電池片的質量。 由於太陽能電池片螢光的波長在近紅外波段，而矽CXD在此波段的轉換效率很低，如要提高檢測速度，必須使用InGaAs相機，而InGaAs材料非常昂貴，為了提高檢測靈敏度，不可避免要增加像素數量，從而增加感光材料面積，使成本越來越高；另一種提高檢測速度的方法是增加雷射的強度，而高功率雷射的電源和冷卻系統非常龐大複雜，它的勻光系統成本也非常高。總之，迫切需要一種效率高，速度快的檢測設備用於太陽能電池生產線的高解析度檢測。
發明內容
本發明克服了現有技術中的缺點，提供了一種線掃描探測器檢測太陽能電池片缺陷的系統，使用線掃描探測器可以將雷射光斑聚焦在一條很窄的線上，大大提高了功率密度，從而提高了檢測速度。為了解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的一種線掃描探測器檢測太陽能電池片缺陷的系統，包括照明系統和成像系統，所述照明系統為線性光源，所述成像系統包括線掃描探測器以及與之匹配的成像鏡頭。進--步，所述掃描探測器為線性hGaAs探測器。
進--步，還包括太陽能電池片移動機構和對應的編碼器。
進--步，所述線性光源為線性雷射。
進--步，所述線性雷射為線性水平疊陣雷射器。
進--步，所述線性雷射為線性半導體雷射器。
進--步，所述照明系統為線性近紅外LED光源。
進--步，所述照明系統為線性LED光源，所述線掃描探測器為線性矽探測器。
進一步，所述成像鏡頭前設有濾光片。與現有技術相比，本發明的有益效果是本發明採用線性光源和線掃描探測器，大大提高了光源的功率密度，從而提高了檢測速度，而且線掃描探測器可以在太陽能電池片移動的時候取像，減少了太陽能電池片移動機構加速、減速和靜止的時間，不僅提高了速度，還簡化了系統整體設計。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明。圖1是本發明的光學系統示意圖；圖2是現有的垂直疊陣雷射器示意圖；圖3是本發明的水平疊陣雷射器示意圖；圖4是具有不同檢測功能的光學模塊組合系統示意圖。
具體實施例方式本發明所述線掃描探測器檢測太陽能電池片缺陷的系統，包括上料區，用於將太陽能電池片放置在太陽能電池片輸送裝置上；曝光區，設有位於太陽能電池片上方的檢測成像系統；分揀區，用於將不同質量的太陽能電池片放到對應的收料盒中。曝光區包括照明系統和成像系統，採用光致螢光原理對太陽能電池片實行曝光、 成像，所述照明系統為線性光源，所述成像系統包括線性InGaAs探測器1以及與之匹配的成像鏡頭。如圖1所示，線性光源為線性半導體雷射器2，通過光學整形成一條細光斑，投射到太陽能電池片3表面，成像鏡頭將太陽能電池片3表面的像聚焦於線性InGaAs探測器1 上，成像鏡頭前設有濾光片(圖中未示出)，當太陽能電池片3表面和成像系統產生相對運動時，線性InGaAs探測器1就可獲得太陽能電池片3表面的圖像。單個雷射器的功率一般在50W左右，圖2為現有的為獲得高功率雷射而使用的垂直疊陣雷射器4，垂直疊陣雷射器4在垂直方向疊加，再配上勻光系統，可以得到均勻的方形光斑，適合於面陣探測器。為了能使用線掃描探測器，必須改變上述結構，使雷射器在水平方向疊加，如圖3所示，線性水平疊陣雷射器5由於在水平方向上每個雷射發光點的間距相等，即使沒有勻光系統，雷射在水平方向也有很好的均勻性，通過線掃描探測器本身的校準功能，可以把光斑的非均勻性去掉。線性InGaAs探測器1的感光材料遠少於面陣探測器，即使是高解析度的線性 InGaAs探測器1的感光材料仍然遠少於面陣探測器，所以其成本低廉，使用線掃描探測器可以將雷射光斑聚焦在一條很窄的線上，大大提高了功率密度，從而提高了檢測速度。另外面陣探測器需要在太陽能電池片3靜止的時候取像。而線掃描探測器可以在太陽能電池片 3移動的時候取像，減少了太陽能電池片移動機構加速，減速和靜止的時間，不僅提高了速度，還簡化了系統整體設計。使用線掃描成像時，如果太陽能電池片3移動速度不均，相同的結構(比如柵線) 在線掃描探測器上所成的像會大小不一。為解決這個問題，需要在太陽能電池片移動機構上加編碼器，太陽能電池片3每移動一定距離，編碼器發一個脈衝，觸發線掃描探測器掃描一條線，這樣每條掃描線所對應的太陽能電池片3上寬度是一定的，和太陽能電池片移動機構的速度無關。使用線掃描探測器還有一個缺點就是當太陽能電池片3上的柵線寬度或柵線間隔不是探測器像素的整數倍時，柵線邊緣所成的像會比較模糊，而隨著太陽能電池片3的移動，當上面的柵線寬度或柵線間隔是探測器像素的整數倍時，柵線邊緣所成的像會非常清晰。為解決這個問題，專門研究了算法來計算太陽能電池片3上相同結構的周期和探測器像素的對應關係。通過在編碼器中增加或減少一個脈衝，使太陽能電池片3上相同結構的周期和線掃描探測器像素最大限度的成整數倍關係，這樣整張圖片的清晰度就可以保持一致。太陽能電池片3 —般是水平運動通過檢測裝置，探測器垂直放置取象時像差最小，如果使用面陣探測器，雷射也必須接近垂直方向入射，這樣所成的方型光斑形變最小， 且強度分布最均勻，此時雷射的主反射面，也就是垂直方向，散射的雷射強度最強，為防止散射的雷射進入探測器，幹擾螢光信號的讀取，必須要在探測器前加多個濾光片，濾光片的作用是濾掉散射進入探測器的雷射，並透過激發產生的螢光，而濾光片的增加必然降低了螢光信號的讀取。而線掃描探測器同樣放置在垂直位置，但線性雷射卻可以大角度入射，此時垂直方向雷射的散射強度較弱，可以減少雷射濾光片而增加螢光強度。儘管線掃描探測器可以取得很高的靈敏度，如果需要檢測異常微小的缺陷時，還可以降低太陽能電池片3的移動速度，這樣就增大了圖像在太陽能電池片3移動方向的解析度，近一步提高檢測靈敏度。進一步，本發明的線性探測器和線性雷射器可以做成一個模塊，對此模塊稍加改動就可以擴展到其它的一些檢測功能。圖4顯示了一個具有不同檢測模塊的系統，線性 InGaAs探測器1和線性半導體雷射器2組成光致螢光檢測模塊，將模塊中線性半導體雷射器2換成線性近紅外LED光源6，並放到太陽能電池片3背面照射，就是一個太陽能電池片 3內部微裂紋檢測模塊。將模塊中線性半導體雷射器2換成線性LED光源7，線性InGaAs 探測器換1成線性矽探測器8，就是一個太陽能電池片3的外觀及顏色檢測模塊，其中，太陽能電池片3通過太陽能電池片移動機構9輸送。本發明並不局限於上述實施方式，如果對本發明的各種改動或變形不脫離本發明的精神和範圍，倘若這些改動和變形屬於本發明的權利要求和等同技術範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變形。
權利要求
1.一種線掃描探測器檢測太陽能電池片缺陷的系統，包括照明系統和成像系統，其特徵在於所述照明系統為線性光源，所述成像系統包括線掃描探測器以及與之匹配的成像^頭。
2.根據權利要求1所述的線掃描探測器檢測太陽能電池片缺陷的系統，其特徵在於 所述掃描探測器為線性^GaAs探測器。
3.根據權利要求1所述的線掃描探測器檢測太陽能電池片缺陷的系統，其特徵在於 還包括太陽能電池片移動機構和對應的編碼器。
4.根據權利要求1所述的線掃描探測器檢測太陽能電池片缺陷的系統，其特徵在於 所述線性光源為線性雷射。
5.根據權利要求4所述的線掃描探測器檢測太陽能電池片缺陷的系統，其特徵在於 所述線性雷射為線性水平疊陣雷射器。
6.根據權利要求4所述的線掃描探測器檢測太陽能電池片缺陷的系統，其特徵在於 所述線性雷射為線性半導體雷射器。
7.根據權利要求1所述的線掃描探測器檢測太陽能電池片缺陷的系統，其特徵在於 所述照明系統為線性近紅外LED光源。
8.根據權利要求1所述的線掃描探測器檢測太陽能電池片缺陷的系統，其特徵在於 所述照明系統為線性LED光源，所述線掃描探測器為線性矽探測器。
9.根據權利要求1所述的線掃描探測器檢測太陽能電池片缺陷的系統，其特徵在於 所述成像鏡頭前設有濾光片。
全文摘要
本發明屬於檢測系統技術領域，具體的說，涉及一種線掃描探測器檢測太陽能電池片缺陷的系統，應用於太陽能電池片的PL缺陷檢測，其包括照明系統和成像系統，所述照明系統為線性光源，所述成像系統包括線掃描探測器以及與之匹配的成像鏡頭，本發明採用線性光源和線掃描探測器，大大提高了光源的功率密度，從而提高了檢測速度，而且線掃描探測器可以在太陽能電池片移動的時候取像，減少了太陽能電池片移動機構加速、減速和靜止的時間，不僅提高了速度，還簡化了系統整體設計。
文檔編號G01N21/94GK102253051SQ20111011225
公開日2011年11月23日 申請日期2011年5月3日 優先權日2011年5月3日
發明者嚴徵, 楊廣 申請人:3i系統公司