高質(zhì)量光伏電池片外觀檢測(cè)方法

李艷芝　苗杰　賈宇龍　焦朋府　馮宇俊

摘 要：光伏電池片外觀檢測(cè)是太陽(yáng)能電池生產(chǎn)中的重要步驟，本文對(duì)目前較為普遍的兩種光伏電池片的外觀檢測(cè)方法進(jìn)行了較為詳盡的介紹，分析了兩種方法對(duì)應(yīng)的適用性，認(rèn)為有效位缺陷類型的檢測(cè)法更為被廣大業(yè)界廠家所使用。

關(guān)鍵詞：光伏;電池片;外觀;檢測(cè)

最近幾年來(lái)，全球的太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，光伏電池制造商的競(jìng)爭(zhēng)快速加劇，業(yè)內(nèi)大型光伏電池片生產(chǎn)企業(yè)之間并購(gòu)與重組較為頻繁，光伏電池片生產(chǎn)企業(yè)越來(lái)越重視對(duì)電池片質(zhì)量的研究。目前國(guó)內(nèi)的多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)的光伏電池片均存在一定的缺陷，生產(chǎn)過(guò)程中的斷柵、缺角、色差、臟污、水紋等缺陷常有發(fā)生，而如此缺陷如果不被及時(shí)發(fā)現(xiàn)和修復(fù)，將對(duì)太陽(yáng)能電池組件的質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響[1-2]。同時(shí)也無(wú)形中提升了電池片的生產(chǎn)成本，影響企業(yè)利益。本文將對(duì)目前市場(chǎng)上較為常見(jiàn)的兩類電池片外觀檢查方法進(jìn)行分析，并比較兩類測(cè)試裝置在實(shí)際應(yīng)用中的適用性。

1 電池片外觀自動(dòng)檢測(cè)裝置的介紹

1.1 電致發(fā)光亮度正比于少子擴(kuò)散長(zhǎng)度

光伏電池片在施加一定電壓后會(huì)發(fā)光，這時(shí)可以使用紅外相機(jī)拍攝發(fā)光電池片的部位，在電池片電致發(fā)光亮度正比于少子擴(kuò)散長(zhǎng)度。存在缺陷的地方常出現(xiàn)較弱的光，造成了較暗影像的出現(xiàn)，這種檢查方法又稱為EL檢查，也是當(dāng)前市場(chǎng)上應(yīng)用廣泛的一種光伏電池片檢測(cè)裝置。比較出名的電池片EL裝置是沛德光電、蘇州諾威特等。

1.2 有效位缺陷類型

對(duì)拍攝的缺陷圖像進(jìn)行細(xì)致分析，能夠直觀的發(fā)現(xiàn)電池片在擴(kuò)散、刻蝕、印刷、燒結(jié)等過(guò)程中出現(xiàn)的缺陷。便于及時(shí)分析和解決問(wèn)題，更有助于提升產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品生產(chǎn)效率，有助于改善生產(chǎn)工藝和穩(wěn)產(chǎn)提效[3-4]。

目前，有效位缺陷檢測(cè)的裝置類型較多，主要品牌有GPSolar、ICOS（圖1）、Manz、TTVision等。

2 兩種檢測(cè)缺陷的方法

2.1 電致發(fā)光亮度正比于少子擴(kuò)散長(zhǎng)度

2.1.1 絲網(wǎng)印刷缺陷

漿料可以通過(guò)絲網(wǎng)圖形部分網(wǎng)孔，絲網(wǎng)印刷正是應(yīng)用了這種原理。將漿料由絲網(wǎng)的一點(diǎn)灌入，采用刮板施壓于絲網(wǎng)的漿料部分，刮刀向絲網(wǎng)的另一端緩慢平移。在壓力作用下，漿料由絲網(wǎng)圖形部分網(wǎng)孔下滲到基片上。刮板、絲網(wǎng)印版以及承印物呈現(xiàn)線狀接觸方式進(jìn)行移動(dòng)。承印物不與絲網(wǎng)的其他部分發(fā)生接觸，這樣就保證了在印刷過(guò)程中不會(huì)污染承印物其他部分。完成一個(gè)一個(gè)印刷區(qū)域后將刮板提起，使得絲網(wǎng)與基片之間保持完全分離，采用回墨刀刮漿料至初始位置。便完成了一個(gè)完整的印刷行程。

2.1.2 燒結(jié)缺陷

燒結(jié)的主要過(guò)程是高溫狀態(tài)下將硅片上印刷的電極燒結(jié)制成電池片。在電極和硅片之間形成歐姆接觸狀態(tài)，能夠有效的提升電池片的開(kāi)路電壓以及改善其他相關(guān)的參數(shù)，當(dāng)電極接觸具有了一定的電阻性質(zhì)，便可以生產(chǎn)出來(lái)具有高效電能轉(zhuǎn)化率的電池片，EL檢測(cè)設(shè)備能夠識(shí)別燒結(jié)不良的缺陷。

2.1.3 表面漏電缺陷

在光線不足的情況下，對(duì)PN接入反向電壓，使其出現(xiàn)反向電流，這種電流又稱為暗電流。對(duì)于光伏電池來(lái)說(shuō)，暗電流一方面包括反向電流，另一方面還存在薄層漏電流和體漏電流。生產(chǎn)光伏電池片過(guò)程中，過(guò)高的漏電流容易造成電池片性能降低，這種缺陷目前也是電池片生產(chǎn)行業(yè)均面臨的一個(gè)較大問(wèn)題。

2.1.4 材料缺陷

目前，硅片原料的檢測(cè)仍缺少有效方法，特別是同心圓缺陷，這種缺陷也是影響電池片電性能的重要因素，存在同心圓缺陷的電池片的電能轉(zhuǎn)化效率低，甚至不具備電能轉(zhuǎn)化能力。類似同心圓缺陷也是當(dāng)前業(yè)內(nèi)來(lái)料不良的特征，假如能夠?qū)⑼膱A缺陷進(jìn)行單獨(dú)區(qū)別，便可以方便的區(qū)分這種缺陷出現(xiàn)的原因。

2.1.5 隱裂

硅片是一種較薄的材料，在后續(xù)加工中受到外界壓力的作用下會(huì)出現(xiàn)隱裂缺陷，這種缺陷一般情況下難以通過(guò)外觀去識(shí)別出來(lái)，導(dǎo)致產(chǎn)品漏檢的發(fā)生。

總體來(lái)說(shuō)，EL檢測(cè)設(shè)備應(yīng)用于印刷類和硅片自身缺陷的檢測(cè)。如果是硅片表面缺陷，比如色差、水漬和臟污等情況時(shí)，便不能采用此方法檢測(cè)[5]。

2.2 有效位缺陷類型檢測(cè)法

2.2.1 硅片表面缺陷

有效位缺陷類型檢測(cè)法在硅片表面缺陷的檢測(cè)中，能夠有效檢測(cè)硅片的尺寸、崩邊、臺(tái)階、隱裂、臟污等外觀缺陷。運(yùn)用這樣的方法還能夠檢測(cè)過(guò)程硅片的外觀缺陷。

2.2.2 硅片表面缺陷

處于鍍膜后印刷前的硅片，表現(xiàn)出來(lái)的缺陷主要是硅片表面的色差、斑點(diǎn)、水漬等幾個(gè)方面，尤其是鍍膜處理后的硅片，其外觀方面的缺陷會(huì)較為直觀的表現(xiàn)出來(lái)。且鍍膜后印刷前的工序是最后可以返工的一個(gè)階段，因此在這個(gè)階段硅片上的外觀缺陷最好是能夠全部識(shí)別出來(lái)。

采用有效位缺陷檢測(cè)法可以實(shí)現(xiàn)此種缺陷的檢測(cè)，此方法是將顏色劃分為360個(gè)色階，利用色階變化來(lái)判斷硅片是否存在色差，按照色差來(lái)區(qū)分等級(jí)。

2.2.3 印刷類與非印刷類缺陷

有效位缺陷類型檢測(cè)法能夠檢測(cè)全部的印刷不良缺陷，其可以達(dá)到的精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)肉眼檢測(cè)。

光伏電池片的制造過(guò)程中，除了印刷類缺陷，存在一些非印刷類的缺陷也會(huì)對(duì)電池片的外觀質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響。有效位缺陷類型檢測(cè)法常用于檢測(cè)非印刷類的缺陷，特別是多晶電池片自身具有色差，可以通過(guò)此方法就行有效檢測(cè)。

3 兩種檢測(cè)方法的比較

從兩種方法的檢測(cè)項(xiàng)目來(lái)看，電致發(fā)光的檢測(cè)方法適用于檢測(cè)電池片的印刷類缺陷、燒結(jié)缺陷、隱裂、材料缺陷、工藝污染、表面漏電等項(xiàng)目[6]。有效位缺陷類型的檢測(cè)方法能夠檢測(cè)電池片的一切外觀類缺陷。在實(shí)際應(yīng)用中，兩種檢測(cè)方法各自的側(cè)重點(diǎn)各不相同，因此只能在具體的應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)進(jìn)行比較。

電致發(fā)光檢測(cè)方法由于受到自身檢測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)的限制，所以此種方法不能用于在線實(shí)時(shí)生產(chǎn)的設(shè)備，只能檢測(cè)下線的產(chǎn)品，同時(shí)電致發(fā)光檢測(cè)法僅能夠進(jìn)行一個(gè)邏輯的判定。也就是說(shuō)，不能通過(guò)缺陷的測(cè)量和色階的定義來(lái)判斷缺陷的存在與否，不能完成硅片外觀等級(jí)的劃分判定。電致發(fā)光檢測(cè)方法是接觸式的，在硅片出廠前要經(jīng)歷兩次搭接，增加了硅片破碎的幾率。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)是光伏電池片生產(chǎn)的大國(guó)，國(guó)內(nèi)光伏電池片生產(chǎn)企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)也十分激烈，這些企業(yè)在發(fā)展過(guò)程中需要不斷提升產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率來(lái)確定產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)，這也是硅片生產(chǎn)企業(yè)一直探索的問(wèn)題。通過(guò)本文研究，電致發(fā)光檢測(cè)方法不能用于檢測(cè)在線電池片的缺陷，也不能劃分電池片的外觀等級(jí)。就實(shí)際應(yīng)用而言，有效位缺陷類型的檢測(cè)法是業(yè)內(nèi)普遍采用的方法。

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