CN102927918A - 太阳能芯片的抗反射层的检测方法及检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种太阳能芯片的抗反射层的检测方法及检测装置，主要将一白色光源投射在一待测太阳能芯片上，并利用摄像单元对太阳能芯片进行影像的撷取以产生一影像数据，而后再对影像数据的色度进行分析，在分析的过程中可将影像数据区分成多个影像单元，并分别对各个或部分影像单元的色度进行分析，以推算出各个或部分影像单元内的抗反射层的厚度，借此将可以快速完成太阳能芯片上的抗反射层厚度的测量。

Description

太阳能芯片的抗反射层的检测方法及检测装置

本申请为分案申请，其母案的申请号为：201010219981.0，申请日为：2010年7月1日，申请人为：立晔科技股份有限公司，发明名称为：太阳能芯片的抗反射层的检测方法及检测装置。

技术领域

本发明涉及一种太阳能芯片的抗反射层的检测方法及检测装置，可快速完成太阳能芯片上的抗反射层厚度的测量。

背景技术

随着地球资源的匮乏及环保议题的抬台，世界各国逐渐察觉到发展新替代能源的急迫性，其中太阳能发电便是最被看好的一项技术。太阳能芯片电池依工艺的不同，大概可被区分为硅晶太阳能电池及薄膜太阳能电池，目前硅晶太阳能电池的市占率约为80%以上。

请参阅图1，为现有太阳能芯片的构造示意图。如图所示，太阳能芯片10主要包括有一N型半导体材料11、一P型半导体材料13及一抗反射层15，其中N型半导体材料11及P型半导体材料13以层叠方式设置，而抗反射层15则设置在N型半导体材料11表面。

在应用时太阳光可穿透抗反射层15并投射在N型半导体材料11及/或P型半导体材料13上，借由抗反射层15的设置将可以让更多的光源进入半导体材料11/13，并有利于提高太阳能芯片10产生电能的效率。当光源照射在太阳芯片10时，太阳能芯片10内带负电的电子将会往N型半导体材料11的表面移动，并可以设置在N型半导体材料11上的导电线17将其导出，而太阳能芯片10内带正电的电洞则会往P型半导体材料13的表面移动，并可进一步以设置在P型半导体材料13上的导电线19将其导出。

抗反射层15主要由一绝缘材料所制成，且抗反射层15的厚度会对导入太阳能芯片10的光源的比例造成影响。一般在对太阳能芯片10的抗反射层15的厚度进行测量时，主要是通过破坏性的扫瞄式电子显微镜(SEM)分析抗反射层15的厚度，然而此一测量方法不仅效率不佳，更无法在产在线自动化进行检测。

发明内容

本发明的主要目的，在于提供一种太阳能芯片的抗反射层的检测方法，主要将一白色光源投射在太阳能芯片上，并将太阳能芯片的颜色转换为色度，借此将可进一步以色度推算出太阳能芯片上的抗反射层的厚度。

本发明的次要目的，在于提供一种太阳能芯片的抗反射层的检测方法，主要对太阳能芯片进行影像的撷取并取得一影像数据，并将影像数据区分成多个影像单元，而后再将各个或部分影像单元上的RGB数值转换到HSV的色彩空间，以得知各个或部分影像单元的色度，借此将由各个或部分影像单元的色度推算出太阳能芯片的抗反射层的厚度。

本发明的又一目的，在于提供一种太阳能芯片的抗反射层的检测方法，主要对太阳能芯片进行影像的撷取并取得一影像数据，并对该影像数据上的各个或部分像素进行分析，以得知太阳能芯片的抗反射层的厚度。

本发明的又一目的，在于提供一种太阳能芯片的抗反射层的检测方法，其中太阳能芯片上的抗反射层的厚度与影像单元(抗反射层)的色度约呈现二次方反比的关系，并可由色度得知太阳能芯片的抗反射层的厚度。

本发明的又一目的，在于提供一种太阳能芯片的抗反射层的检测装置，主要通过摄像单元对太阳能芯片进行影像的撷取，并以运算单元将影像数据的各个或部分像素的RGB数值转换到HSV的色彩空间，而后再对各个或部分像素上的色度进行运算，以得知太阳能芯片的各个区域的抗反射层的厚度。

本发明的又一目的，在于提供一种太阳能芯片的抗反射层的检测装置，可将摄像单元设置在太阳能芯片输送的路径上，并对太阳能芯片进行影像的撷取，而后再以运算单元对所取得的影像数据进行分析，借此将可以在产在线自动化进行抗反射层厚度的检测，并有利于提高检测的效率。

本发明的又一目的，在于提供一种太阳能芯片的抗反射层的检测装置，可由检测的结果得知单一太阳能芯片上的抗反射层的厚度是否均匀，并进一步依据检测的结果对不同的太阳能芯片进行分类。

为了达到上述目的，本发明提供一种太阳能芯片的抗反射层厚度的检测方法，包括有以下步骤：对一太阳能芯片进行影像撷取，并产生一影像数据，其中太阳能芯片表面设置有一抗反射层；将影像数据区分成多个影像单元，并取得影像单元的色度；及由影像单元的色度推算出抗反射层的厚度。

为了达到上述目的，本发明还提供一种太阳能芯片的抗反射层厚度的检测装置，包括有：一摄像单元，用以对一太阳能芯片进行影像撷取，并产生一影像数据，其中太阳能芯片表面设置有一抗反射层；及一运算单元，由摄像单元接收影像数据，并将影像数据区分成多个影像单元，并取得影像单元的色度，而后再由影像单元的色度推算出抗反射层的厚度。

本发明的功效在于，由于影像数据内的影像单元的色度与抗反射层的厚度相关，例如当太阳能芯片的抗反射层为Silicon Nitride（氮化硅）时，抗反射层的厚度与影像单元(抗反射层)的色度约呈现二次方反比的关系，因此运算单元内可包括有抗反射层的厚度与色度的关系式或关系图，借此将可由各个或部分影像单元的色度推算出太阳能芯片的各个或部分区域的抗反射层的厚度。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为现有太阳能芯片的构造示意图；

图2为本发明一实施例的太阳能芯片的抗反射层的检测方法的步骤流程图；

图3为本发明一实施例的影像数据的示意图；

图4为本发明一实施例的抗反射层厚度与色度的关系图；

图5为本发明一实施例的太阳能芯片的抗反射层的检测装置的构造示意图；

图6为本发明一实施例的检测装置的白色光源的波长分布图。

其中，附图标记：

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

请参阅图2，为本发明太阳能芯片的抗反射层的检测方法一实施例的步骤流程图。并请同时参阅图1及图3，一般的太阳能芯片10表面会设置有一抗反射层15，本发明主要用以对太阳能芯片10进行影像的撷取，以得知太阳能芯片10的颜色，之后再对太阳能芯片10的颜色进行分析，以得知太阳能芯片10的抗反射层15的厚度。

在使用时可先对太阳能芯片10进行影像的撷取，并产生一太阳能芯片10的影像数据30，如步骤21所示，在此一步骤进行时可将白色光源投射在太阳能芯片10的抗反射层15上，并对太阳能芯片10设置有抗反射层15的一面进行摄像。

在对影像数据30进行分析时，可将影像数据30区分成多个影像单元31，并进一步取得各个或部分影像单元31上的色度(Hue)，如步骤23所示。在本发明一较佳实施例中，可由影像数据30得知各个或部分影像单元31的颜色，如各个或部分影像单元31的RGB数值，而后再将各个或部分影像单元31的RGB数值转换到HSV(Hue色度、Saturation饱和度、Value亮度)的色彩空间，以取得各个或部分影像单元31的色度。

影像数据30可为由数字相机所撷取的数字数据，其中影像数据30由多个像素(pixel)所组成，且影像单元31可包括有至少一像素，例如影像单元31可由单一个像素所构成，并可直接将影像数据30的各个或部分像素的RGB数值转换到HSV的色彩空间，以得知各个或部分像素的色度。

在不同实施例中影像单元31亦可由多个像素所构成，则影像单元31的色度则可以是多个像素的色度的平均。此外，当影像单元31内包括有多个像素时，亦可仅对各个或部分影像单元31内其中一个像素进行抽检，并以取得的像素的色度代表该影像单元31的色度，借此将可以对太阳能芯片10的抗反射层15的各个或部分区块进行抽检，例如影像数据30可被区分成多个影像单元31，如同将太阳能芯片10区分成多个区块，并仅取得各个或部分影像单元31内单一个像素的色度。

由本发明上述实施例可知影像数据30包括有多个影像单元31，并可对影像数据30内所有的影像单元31进行分析，以得知太阳能芯片10的抗反射层15的厚度。然而在实际进行检测时，亦可不用对影像数据30内所有的影像单元31进行检测，而是以抽检的方式选择影像数据30内部分的影像单元31进行检测。

在得知影像单元31的色度后，可进一步由各个或部分影像单元31的色度推算出抗反射层15的厚度，如步骤25所示。抗反射层15主要设置在半导体材料11/13表面，借由抗反射层15的设置将可以让较多的光源进入太阳能芯片10，以提高太阳能芯片10产生电能的效率。此外抗反射层15的厚度，亦会对导入太阳能芯片10的光源的数量造成影响，因此在生产太阳能芯片10时往往需要对抗反射层15的厚度进行检测。

当太阳能芯片10的半导体材料11/13相同，且抗反射层15的材料亦为相同时，抗反射层15的厚度将会与太阳能芯片10的颜色相关，例如当太阳能芯片10的抗反射层15为Silicon Nitride（氮化硅）时，抗反射层15的厚度与影像单元31(抗反射层15)的色度约呈现二次方反比的关系，如图4所示的曲线图形。因此，在得知影像数据30内的各个或部分影像单元31的色度后，便可进一步推算出太阳能芯片10的抗反射层15的厚度。

此外在本发明实施例中，会将各个或部分影像单元31的RGB数值转换到HSV的色彩空间，以得知各个或部分影像单元31的色度，借此将有利于提高推算抗反射层15厚度的准确性，并可排除饱和度及/或亮度的影响。

分析步骤中影像数据30可被区分为多个影像单元31，并分别对各个或部分影像单元31进行分析。由于影像数据30即为太阳能芯片10的实际影像，因此将影像数据30区分为多个影像单元31，便如同将太阳能芯片10区分成多个区块，并对各个或部分区块分别进行分析。此外，借由对影像数据30的各个或部分影像单元31进行分析，将可推算出实际太阳能芯片10的各个或部分区块的抗反射层15的厚度，并得知单一个太阳能芯片10上的抗反射层15的厚度是否均匀，以完成对太阳能芯片10的检测。

借由上述太阳能芯片的抗反射层的检测方法及检测装置的应用，将可以得知太阳能芯片10上的抗反射层15的厚度，并可进一步得知单一个太阳能芯片10的各个或部分区域的抗反射层15的厚度是否均匀，或得知不同个太阳能芯片10的抗反射层15的厚度是否相近，而后再依据抗反射层15的厚度或检测结果对太阳能芯片10进行分类，如步骤27所示。

请参阅图5，为本发明太阳能芯片的抗反射层的检测装置一实施例的构造示意图。并请同时参阅图1及图3，如图所示，一般的太阳能芯片10表面会设置有一抗反射层15，检测装置40主要包括有一摄像单元43及一运算单元45，借由检测装置40的使用将可以生产在线自动化检测太阳能芯片10的抗反射层15的厚度。

摄像单元43主要用以对太阳能芯片10进行摄像，以产生一影像数据30。在本发明一实施例中检测装置40可包括有一输送单元41，可用以进行太阳能芯片10的输送，而摄像单元43则设置在输送单元41上，并于输送过程中对输送单元41上的太阳能芯片10进行摄像，借此将可以生产在线自动化进行抗反射层15的检测。当然在本发明另一实施例中检测装置40亦可不包括有该输送单元41，同样可以摄像单元对太阳能芯片10进行摄像，并进一步对太阳能芯片10上的抗反射层15的厚度进行检测。

在本发明图式中输送单元41为一输送带，然而在不同实施例中输送单元41亦可为各种不同形式的输送单元，例如输送单元41可以推送的方式进行太阳能芯片10的输送。此外，摄像单元43可为一面型摄像单元或一线型摄像单元，皆可完成对太阳能芯片10进行摄像的步骤。

在以摄像单元43对太阳能芯片10进行摄像时，主要通过发光单元47将一白色光源L投射在太阳能芯片10上，并以摄像单元43接收太阳能芯片10所反射或散射的光源，以完成摄像的动作。一般来说，发光单元47所产生的白色光源L的波长分布，往往会对摄像单元43所取得的影像数据30的颜色造成影响，因此在实际应用时检测装置40亦可包括有一检测单元49，可用以接收发光单元47所产生的白色光源L并对进行检测，例如对白色光源L的波长分布情况进行分析，以得知白色光源L的波长分布是否产生变化，并进一步判断发光单元47是否仍可继续使用。当然在不同实施例中亦可不用设置有检测单元49，并在发光单元47的正常使用年限内更换新的发光单元47。

本发明一实施例中，发光单元47可为一发光二极管，其所产生的白色光源L的波长分布如图6所示，波长主要分布在450nm及670nm左右。当然在实际应用时亦可使用波长分布情形不同的白色光源L进行照明，同样可以摄像单元45对太阳能芯片10进行摄像，以及对太阳能芯片10上的抗反射层15的厚度进行测量。

运算单元45与摄像单元43联机，并可由摄像单元43接收影像数据30。运算单元45可用以对接收的影像数据30进行分析，在分析的过程中可将影像数据30区分成多个影像单元31，并由影像数据30得知各个或部分影像单元31的色度，例如可由影像数据30取得各个或部分影像单元31的RGB数值，并将影像单元31的RGB数值转换到HSV的色彩空间，以得知各个或部分影像单元31的色度。

在本发明一实施例中摄像单元43可为CCD（Charge Coupled Device电荷耦合器件）或CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor互补金属氧化物导体器件)，影像数据30则为一数字数据并由多个像素所组成，而上述的影像单元31则由单一个像素或由多个像素所组成。

由于影像数据30内的影像单元31的色度与抗反射层15的厚度相关，例如当太阳能芯片10的抗反射层15为Silicon Nitride（氮化硅）时，抗反射层15的厚度与影像单元31(抗反射层15)的色度约呈现二次方反比的关系，如图4所示的曲线图形。因此运算单元43内可包括有抗反射层15的厚度与色度的关系式或关系图，借此将可由各个或部分影像单元31的色度推算出太阳能芯片10的各个或部分区域的抗反射层15的厚度。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (13)

1.一种太阳能芯片的抗反射层厚度的检测方法，其特征在于，包括有以下步骤：

对一太阳能芯片进行影像撷取，并产生一影像数据，其中该太阳能芯片表面设置有一抗反射层；

将该影像数据区分成多个影像单元，并取得该影像单元的色度；及

由该影像单元的色度推算出该抗反射层的厚度。

2.根据权利要求1所述的太阳能芯片的抗反射层厚度的检测方法，其特征在于，该影像数据由多像素所组成，且该影像单元包括有至少一像素。

3.根据权利要求1所述的太阳能芯片的抗反射层厚度的检测方法，其特征在于，包括有以下步骤：

取得该影像单元的RGB数值；

将该影像单元的RGB数值转换到HSV的色彩空间。

4.根据权利要求1所述的太阳能芯片的抗反射层厚度的检测方法，其特征在于，该抗反射层的厚度与该影像单元的色度为呈二次方反比的关系。

5.根据权利要求1所述的太阳能芯片的抗反射层厚度的检测方法，其特征在于，该抗反射层为氮化硅。

6.一种太阳能芯片的抗反射层厚度的检测装置，其特征在于，包括有：

一摄像单元，用以对一太阳能芯片进行影像撷取，并产生一影像数据，其中该太阳能芯片表面设置有一抗反射层；及

一运算单元，由该摄像单元接收该影像数据，并将该影像数据区分成多个影像单元，并取得该影像单元的色度，而后再由该影像单元的色度推算出该抗反射层的厚度。

7.根据权利要求6所述的太阳能芯片的抗反射层厚度的检测装置，其特征在于，包括有一输送单元用以输送该太阳能芯片，而该摄像单元则设置于该输送单元上，并用以对该输送单元上的太阳能芯片进行摄像。

8.根据权利要求6所述的太阳能芯片的抗反射层厚度的检测装置，其特征在于，该影像数据由多像素所组成，且该影像单元包括有至少一像素。

9.根据权利要求6所述的太阳能芯片的抗反射层厚度的检测装置，其特征在于，该运算单元取得该影像单元的RGB数值，并用以将该影像单元的RGB数值转换到HSV的色彩空间。

10.根据权利要求9所述的太阳能芯片的抗反射层厚度的检测装置，其特征在于，包括有一发光单元用以投射一白色光源至该太阳能芯片上。

11.根据权利要求10所述的太阳能芯片的抗反射层厚度的检测装置，其特征在于，包括有一检测单元用以对该照明光源所产生的白色光源进行检测。

12.根据权利要求6所述的太阳能芯片的抗反射层厚度的检测装置，其特征在于，该抗反射层的厚度与该影像单元的色度为呈二次方反比的关系。

13.根据权利要求6所述的太阳能芯片的抗反射层厚度的检测装置，其特征在于，该抗反射层为氮化硅。

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