CN102253051A - 一种线扫描探测器检测太阳能电池片缺陷的*** - Google Patents
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Abstract
本发明属于检测***技术领域,具体的说,涉及一种线扫描探测器检测太阳能电池片缺陷的***,应用于太阳能电池片的PL缺陷检测,其包括照明***和成像***,所述照明***为线性光源,所述成像***包括线扫描探测器以及与之匹配的成像镜头,本发明采用线性光源和线扫描探测器,大大提高了光源的功率密度,从而提高了检测速度,而且线扫描探测器可以在太阳能电池片移动的时候取像,减少了太阳能电池片移动机构加速、减速和静止的时间,不仅提高了速度,还简化了***整体设计。
Description
技术领域
本发明属于检测***技术领域,具体的说,涉及一种线扫描探测器检测太阳能电池片缺陷的***,应用于太阳能电池片的PL缺陷检测。
背景技术
由于光伏产业在清洁能源中扮演着越来越重要的角色,太阳能电池的制造商正在花大力提高生产效率,在增大产能的同时降低生产成本。这样,在生产过程中的检测***就变得至关重要。太阳能电池的原始电池片在生产过程中就存在黑芯,裂纹等问题,由于它非常脆弱,在生产过程中,很容易造成肉眼无法察觉的破损,所以尽早发现不合格的电池片,避免它流入下一道工艺,不仅可以减少浪费,还可以尽早发现工艺中存在的问题。
检测***的基本性能由两个关键指标衡量:检测速度和检测灵敏度,随着生产技术的进步,制造速度不断加快,对产品质量要求的提高,需检测的缺陷越来越小,因此对检测***的速度和灵敏度的要求也在不断提高。
现在使用的PL检测***,是根据光致发光原理,采集太阳能电池片荧光信号并用CCD成像,通过图像分析来检测太阳能电池的裂纹、黑芯、污染等缺陷,判断电池片的质量。由于太阳能电池片荧光的波长在近红外波段,而硅CCD在此波段的转换效率很低,如要提高检测速度,必须使用InGaAs相机,而InGaAs材料非常昂贵,为了提高检测灵敏度,不可避免要增加像素数量,从而增加感光材料面积,使成本越来越高;另一种提高检测速度的方法是增加激光的强度,而高功率激光的电源和冷却***非常庞大复杂,它的匀光***成本也非常高。总之,迫切需要一种效率高,速度快的检测设备用于太阳能电池生产线的高分辨率检测。
发明内容
本发明克服了现有技术中的缺点,提供了一种线扫描探测器检测太阳能电池片缺陷的***,使用线扫描探测器可以将激光光斑聚焦在一条很窄的线上,大大提高了功率密度,从而提高了检测速度。
为了解决上述技术问题,本发明是通过以下技术方案实现的:
一种线扫描探测器检测太阳能电池片缺陷的***,包括照明***和成像***,所述照明***为线性光源,所述成像***包括线扫描探测器以及与之匹配的成像镜头。
进一步,所述扫描探测器为线性InGaAs探测器。
进一步,还包括太阳能电池片移动机构和对应的编码器。
进一步,所述线性光源为线性激光。
进一步,所述线性激光为线性水平叠阵激光器。
进一步,所述线性激光为线性半导体激光器。
进一步,所述照明***为线性近红外LED光源。
进一步,所述照明***为线性LED光源,所述线扫描探测器为线性硅探测器。
进一步,所述成像镜头前设有滤光片。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明采用线性光源和线扫描探测器,大大提高了光源的功率密度,从而提高了检测速度,而且线扫描探测器可以在太阳能电池片移动的时候取像,减少了太阳能电池片移动机构加速、减速和静止的时间,不仅提高了速度,还简化了***整体设计。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的光学***示意图;
图2是现有的垂直叠阵激光器示意图;
图3是本发明的水平叠阵激光器示意图;
图4是具有不同检测功能的光学模块组合***示意图。
具体实施方式
本发明所述线扫描探测器检测太阳能电池片缺陷的***,包括上料区,用于将太阳能电池片放置在太阳能电池片输送装置上;曝光区,设有位于太阳能电池片上方的检测成像***;分拣区,用于将不同质量的太阳能电池片放到对应的收料盒中。
曝光区包括照明***和成像***,采用光致荧光原理对太阳能电池片实行曝光、成像,所述照明***为线性光源,所述成像***包括线性InGaAs探测器1以及与之匹配的成像镜头。
如图1所示,线性光源为线性半导体激光器2,通过光学整形成一条细光斑,投射到太阳能电池片3表面,成像镜头将太阳能电池片3表面的像聚焦于线性InGaAs探测器1上,成像镜头前设有滤光片(图中未示出),当太阳能电池片3表面和成像***产生相对运动时,线性InGaAs探测器1就可获得太阳能电池片3表面的图像。
单个激光器的功率一般在50W左右,图2为现有的为获得高功率激光而使用的垂直叠阵激光器4,垂直叠阵激光器4在垂直方向叠加,再配上匀光***,可以得到均匀的方形光斑,适合于面阵探测器。为了能使用线扫描探测器,必须改变上述结构,使激光器在水平方向叠加,如图3所示,线性水平叠阵激光器5由于在水平方向上每个激光发光点的间距相等,即使没有匀光***,激光在水平方向也有很好的均匀性,通过线扫描探测器本身的校准功能,可以把光斑的非均匀性去掉。
线性InGaAs探测器1的感光材料远少于面阵探测器,即使是高分辨率的线性InGaAs探测器1的感光材料仍然远少于面阵探测器,所以其成本低廉,使用线扫描探测器可以将激光光斑聚焦在一条很窄的线上,大大提高了功率密度,从而提高了检测速度。另外面阵探测器需要在太阳能电池片3静止的时候取像。而线扫描探测器可以在太阳能电池片3移动的时候取像,减少了太阳能电池片移动机构加速,减速和静止的时间,不仅提高了速度,还简化了***整体设计。
使用线扫描成像时,如果太阳能电池片3移动速度不均,相同的结构(比如栅线)在线扫描探测器上所成的像会大小不一。为解决这个问题,需要在太阳能电池片移动机构上加编码器,太阳能电池片3每移动一定距离,编码器发一个脉冲,触发线扫描探测器扫描一条线,这样每条扫描线所对应的太阳能电池片3上宽度是一定的,和太阳能电池片移动机构的速度无关。
使用线扫描探测器还有一个缺点就是:当太阳能电池片3上的栅线宽度或栅线间隔不是探测器像素的整数倍时,栅线边缘所成的像会比较模糊,而随着太阳能电池片3的移动,当上面的栅线宽度或栅线间隔是探测器像素的整数倍时,栅线边缘所成的像会非常清晰。为解决这个问题,专门研究了算法来计算太阳能电池片3上相同结构的周期和探测器像素的对应关系。通过在编码器中增加或减少一个脉冲,使太阳能电池片3上相同结构的周期和线扫描探测器像素最大限度的成整数倍关系,这样整张图片的清晰度就可以保持一致。
太阳能电池片3一般是水平运动通过检测装置,探测器垂直放置取象时像差最小,如果使用面阵探测器,激光也必须接近垂直方向入射,这样所成的方型光斑形变最小,且强度分布最均匀,此时激光的主反射面,也就是垂直方向,散射的激光强度最强,为防止散射的激光进入探测器,干扰荧光信号的读取,必须要在探测器前加多个滤光片,滤光片的作用是滤掉散射进入探测器的激光,并透过激发产生的荧光,而滤光片的增加必然降低了荧光信号的读取。而线扫描探测器同样放置在垂直位置,但线性激光却可以大角度入射,此时垂直方向激光的散射强度较弱,可以减少激光滤光片而增加荧光强度。
尽管线扫描探测器可以取得很高的灵敏度,如果需要检测异常微小的缺陷时,还可以降低太阳能电池片3的移动速度,这样就增大了图像在太阳能电池片3移动方向的分辨率,近一步提高检测灵敏度。
进一步,本发明的线性探测器和线性激光器可以做成一个模块,对此模块稍加改动就可以扩展到其它的一些检测功能。图4显示了一个具有不同检测模块的***,线性InGaAs探测器1和线性半导体激光器2组成光致荧光检测模块,将模块中线性半导体激光器2换成线性近红外LED光源6,并放到太阳能电池片3背面照射,就是一个太阳能电池片3内部微裂纹检测模块。将模块中线性半导体激光器2换成线性LED光源7,线性InGaAs探测器换1成线性硅探测器8,就是一个太阳能电池片3的外观及颜色检测模块,其中,太阳能电池片3通过太阳能电池片移动机构9输送。
本发明并不局限于上述实施方式,如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围,倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变形。
Claims (9)
1.一种线扫描探测器检测太阳能电池片缺陷的***,包括照明***和成像***,其特征在于:所述照明***为线性光源,所述成像***包括线扫描探测器以及与之匹配的成像镜头。
2.根据权利要求1所述的线扫描探测器检测太阳能电池片缺陷的***,其特征在于:所述扫描探测器为线性InGaAs探测器。
3.根据权利要求1所述的线扫描探测器检测太阳能电池片缺陷的***,其特征在于:还包括太阳能电池片移动机构和对应的编码器。
4.根据权利要求1所述的线扫描探测器检测太阳能电池片缺陷的***,其特征在于:所述线性光源为线性激光。
5.根据权利要求4所述的线扫描探测器检测太阳能电池片缺陷的***,其特征在于:所述线性激光为线性水平叠阵激光器。
6.根据权利要求4所述的线扫描探测器检测太阳能电池片缺陷的***,其特征在于:所述线性激光为线性半导体激光器。
7.根据权利要求1所述的线扫描探测器检测太阳能电池片缺陷的***,其特征在于:所述照明***为线性近红外LED光源。
8.根据权利要求1所述的线扫描探测器检测太阳能电池片缺陷的***,其特征在于:所述照明***为线性LED光源,所述线扫描探测器为线性硅探测器。
9.根据权利要求1所述的线扫描探测器检测太阳能电池片缺陷的***,其特征在于:所述成像镜头前设有滤光片。
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