CN116936396A - 一种识别和处理薄膜太阳电池缺陷的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及薄膜太阳电池技术领域，提供一种识别和处理薄膜太阳电池缺陷的装置和方法，其中装置包括平台、可见光相机、激光器及计算机，可见光相机与计算机通信连接，计算机与激光器通信连接；其中，平台用于承载薄膜太阳电池；可见光相机用于采集薄膜太阳电池的电池图像，并将电池图像传输至计算机；计算机用于对电池图像进行缺陷识别，得到缺陷识别结果，并基于缺陷识别结果中包含缺陷的缺陷位置生成控制指令，将控制指令传输至激光器；激光器用于基于控制指令在薄膜太阳电池的缺陷位置处进行划线隔离。此过程采用可见光显微成像的方式可实现对薄膜太阳电池中的缺陷的有效识别，省略现有的针孔填补工序，而不会增加新工序，节约了大量的成本。
Description
技术领域
本发明涉及薄膜太阳电池技术领域，尤其涉及一种识别和处理薄膜太阳电池缺陷的装置和方法。
背景技术
薄膜太阳电池不可避免地存在针孔问题，针孔的存在会导致太阳电池前后电极发生意外短路、或并联电阻大幅降低，造成电池输出电压和电流大幅下降。
目前，针孔问题主要通过填补的方法解决，其操作过程为：1、完成吸收层后，在其表面涂敷负性光刻胶，光刻胶会填充到针孔内部；2、用紫外光源照射未涂光刻胶的一面，使光线透过吸收层针孔，完成针孔处光刻胶的曝光；3、清洗去除无针孔处的光刻胶；4、烘烤样品，使针孔内固化的光刻胶硬化。另一种解决针孔问题的方法是激光划线隔离，如果能够精确识别和定位薄膜中的缺陷，就可以在缺陷周围用激光刻蚀去除导电薄膜，从而实现对缺陷处的电隔离。
针孔填补技术的弊端主要有两个方面：一方面，针孔填补一般需要涂敷负性光刻胶、曝光、冲洗、烘烤硬化等多个工艺环节，工艺繁琐、成本高；另一方面，随着太阳电池技术发展，存在两层或更多吸收层的复合吸收层电池具有更高的发电效率，但由于各层针孔位置不重叠，紫外光难以穿透无针孔层，导致填充到针孔内的光刻胶无法曝光，针孔填补工艺无法实施。激光划线隔离方法的关键在于对缺陷的识别，其难度在于：1、针孔缺陷的尺寸一般为几百纳米至几十微米，因此需要采用高分辨率的成像的方式进行识别；2、薄膜太阳电池组件的尺寸一般可达0.72m2以上，而单次显微成像的范围较小，因此需要通过数万次扫描完成大面积的缺陷识别；3、薄膜太阳电池组件的生产节拍可达1片/分钟甚至更高，因此要求缺陷识别和处理的时间尽可能短。
发明内容
本发明提供一种识别和处理薄膜太阳电池缺陷的装置和方法，用以解决现有技术中针孔填补和激光划线隔离处理针孔问题的缺陷。
本发明提供一种识别和处理薄膜太阳电池缺陷的装置，包括平台、可见光相机、激光器及计算机，所述可见光相机与所述计算机通信连接，所述计算机与所述激光器通信连接；
其中，所述平台用于承载所述薄膜太阳电池；
所述可见光相机用于采集所述薄膜太阳电池的电池图像，并将所述电池图像传输至所述计算机；
所述计算机用于对所述电池图像进行缺陷识别，得到缺陷识别结果，并基于所述缺陷识别结果中包含缺陷的缺陷位置生成控制指令，将所述控制指令传输至所述激光器；
所述激光器用于基于所述控制指令在所述薄膜太阳电池的缺陷位置处进行划线隔离。
根据本发明提供的一种识别和处理薄膜太阳电池缺陷的装置，所述计算机包括：
缺陷识别单元，用于对所述电池图像进行缺陷识别，得到缺陷识别结果；
指令生成单元，用于基于所述缺陷识别结果中包含缺陷的尺寸信息，确定划线隔离方式，并基于所述划线隔离方式和所述缺陷识别结果中包含缺陷的缺陷位置，生成所述控制指令，将所述控制指令传输至所述激光器；
所述激光器具体用于：
基于所述控制指令在所述薄膜太阳电池的缺陷位置处，进行所述划线隔离方式下的划线隔离。
根据本发明提供的一种识别和处理薄膜太阳电池缺陷的装置，所述指令生成单元包括：
方式确定子单元，用于在所述尺寸信息大于等于预设阈值的情况下，确定所述划线隔离方式为：通过激光刻蚀将所述薄膜太阳电池的缺陷与正常薄膜闭环隔离，以及在所述尺寸信息小于所述预设阈值的情况下，确定为所述划线隔离方式为：通过激光刻蚀掉所述尺寸信息对应范围内的所述薄膜太阳电池的缺陷；
指令生成子单元，用于基于所述划线隔离方式和所述缺陷识别结果中包含缺陷的缺陷位置，生成所述控制指令，将所述控制指令传输至所述激光器。
根据本发明提供的一种识别和处理薄膜太阳电池缺陷的装置，所述平台为可移动平台，和/或，所述激光器和所述可见光相机为可移动设备；
所述平台还用于在所述可见光相机的采集过程中带动所述薄膜太阳电池平移，和/或，所述激光器和所述可见光相机在采集过程中自身移动以采集所述薄膜太阳电池的不同部位；
所述可见光相机具体用于采集所述薄膜太阳电池的多张电池图像；
所述计算机还包括：
图像拼接单元，用于对所述多张电池图像进行图像拼接；
所述缺陷识别单元具体用于对图像拼接后的电池图像进行缺陷识别，得到缺陷识别结果。
根据本发明提供的一种识别和处理薄膜太阳电池缺陷的装置，还包括补光设备，所述补光设备包括正面补光设备和/或背面补光设备，所述正面补光设备设置在所述薄膜太阳电池的薄膜侧，所述背面补光设备设置在所述薄膜太阳电池的衬底侧。
根据本发明提供的一种识别和处理薄膜太阳电池缺陷的装置，所述激光器还用于对所述薄膜太阳电池进行激光划线。
根据本发明提供的一种识别和处理薄膜太阳电池缺陷的装置，所述可见光相机的采集频率是基于所述激光划线的速度确定的。
本发明还提供一种识别和处理薄膜太阳电池缺陷的方法，包括：
获取可见光相机采集所述薄膜太阳电池的电池图像；
对所述电池图像进行缺陷识别，得到缺陷识别结果，并基于所述缺陷识别结果中包含缺陷的缺陷位置生成控制指令；
基于所述控制指令在所述薄膜太阳电池的缺陷位置处进行划线隔离。
根据本发明提供的一种识别和处理薄膜太阳电池缺陷的方法，所述基于所述缺陷识别结果中包含缺陷的缺陷位置生成控制指令，包括：
基于所述缺陷识别结果中包含缺陷的尺寸信息，确定划线隔离方式；
基于所述划线隔离方式和所述缺陷识别结果中包含缺陷的缺陷位置，生成所述控制指令。
根据本发明提供的一种识别和处理薄膜太阳电池缺陷的方法，所述基于所述缺陷识别结果中包含缺陷的尺寸信息，确定划线隔离方式，包括：
在所述尺寸信息大于等于预设阈值的情况下，确定第一划线隔离方式为：通过激光刻蚀将所述薄膜太阳电池的缺陷与正常薄膜闭环隔离；
在所述尺寸信息小于所述预设阈值的情况下，确定第二划线隔离方式为：通过激光刻蚀掉所述尺寸信息对应范围内的所述薄膜太阳电池的缺陷。
本发明提供的识别和处理薄膜太阳电池缺陷的装置和方法，可见光相机与计算机通信连接，计算机与激光器通信连接，平台用于承载薄膜太阳电池，可见光相机用于采集薄膜太阳电池的电池图像，并将电池图像传输至计算机，计算机用于对电池图像进行缺陷识别，得到缺陷识别结果，并基于缺陷识别结果中包含缺陷的缺陷位置生成控制指令，将控制指令传输至激光器，激光器用于基于控制指令在薄膜太阳电池的缺陷位置处进行划线隔离，由此，采用可见光显微成像的方式可实现对薄膜太阳电池中的缺陷的有效识别，省略现有的针孔填补工序，而不会增加新工序，节约了大量的成本，并且，用可见光光源替代了组件电致发光，使得电池图像的获取速度和图像的分辨率大幅提高，可以满足工业生产的要求，同时，***结构较电致发光方案更简单，更易实现自动化，可见光相机的成本远低于红外相机，这些优势均有利于产业推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的识别和处理薄膜太阳电池缺陷的装置的结构示意图；
图2是本发明提供的识别和处理薄膜太阳电池缺陷的方法的流程示意图；
图3是本发明提供的第一划线隔离方式的示意图；
图4是本发明提供的第二划线隔离方式的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类。
相关技术中，激光划线是薄膜太阳电池制造工艺中的常规工序，其作用是形成集成串联的结构。一般包括P1、P2、P3、P4四道工序。以上衬底结构的电池为例：P1划线目的是将前电极层分割成多个面积相同的独立单元；P2划线一般在背电极层沉积前进行，主要目的是去除部分吸收层材料，使前期生长的电极层暴露出来，在后续工艺中与后期沉积的电极层形成有效接触，因此，P2划线一般与P1划线的位置错开布置；P3划线一般在背电极沉积后进行，其位置与P1、P2错开，其目的是将背电极分割成多个面积相同的独立单元；P4划线的目的是去除电池边缘膜层材料，防止发生联通或漏电。
本发明提供一种识别和处理薄膜太阳电池缺陷的装置，图1是本发明提供的识别和处理薄膜太阳电池缺陷的装置的结构示意图，如图1所示，识别和处理薄膜太阳电池缺陷的装置包括平台10、可见光相机20、激光器30及计算机40，所述可见光相机20与所述计算机40通信连接，所述计算机40与所述激光器30通信连接；
其中，所述平台10用于承载所述薄膜太阳电池50；
所述可见光相机20用于采集所述薄膜太阳电池50的电池图像，并将所述电池图像传输至所述计算机40；
所述计算机40用于对所述电池图像进行缺陷识别，得到缺陷识别结果，并基于所述缺陷识别结果中包含缺陷的缺陷位置生成控制指令，将所述控制指令传输至所述激光器30；
所述激光器30用于基于所述控制指令在所述薄膜太阳电池50的缺陷位置处进行划线隔离。
具体地，识别和处理薄膜太阳电池缺陷的装置可以包括平台10、可见光相机20、激光器30及计算机40，此处的可见光相机20与计算机40通信连接，计算机40与激光器30通信连接。
此处的平台10用于承载薄膜太阳电池50，平台10可以采用图1中所示薄膜太阳电池50移动的方式，也可以采用激光器30和可见光相机20移动的方式等，本发明实施例对此不作具体限定。
此处的可见光相机20用于采集薄膜太阳电池50的电池图像，并将电池图像传输至计算机40，此处的可见光相机20可以是一台或并列的几台高清高速可见光相机，还可以配置同轴正面补光设备60、背面补光设备70。高清高速可见光相机具有每秒200帧以上的拍摄频率、4倍以上光学变焦，可实现优于微米级的分辨率。正面补光光源和背面补光光源为可见光光源，要求具有足够的光照强度，满足相机高频率曝光的光强要求。正面补光光源和背面补光光源可配置其一，也可同时配置，互为补充，提高识别效率。
此处的电池图像为可见光图像，本发明实施例解决了缺陷隔离方法的核心问题——对缺陷的高效识别，这主要得益于用可见光光源替代了组件电致发光，使得电池图像的获取速度和图像的分辨率大幅提高，可以满足工业生产的要求。同时，***结构较电致发光方案更简单，更易实现自动化，可见光相机的成本远低于红外相机，这些优势均有利于产业推广。
可使可见光相机20和补光光源的位置与激光器30出光口的位置之间保持一定距离，防止激光加工时对电池图像造成干扰。此处，可见光相机20和补光光源的位置与激光器30出光口的位置之间的距离可以设置为5cm，也可以设置为3cm等，本发明实施例对此不作具体限定。
此处的计算机40用于对电池图像进行缺陷识别，得到缺陷识别结果，此处，对电池图像进行缺陷识别可以使用级联结构的多层卷积神经网络(Convolutional NeuralNetwork，CNN)，也可以是深度神经网络(Deep Neural Networks，DNN)，还可以是CNN和DNN的组合结构等，本发明实施例对此不作具体限定。
此处的缺陷是指薄膜太阳电池中可造成前后电极连接的缺陷。此处的缺陷识别结果反映了薄膜太阳电池中包含缺陷的缺陷位置和尺寸信息，在得到缺陷识别结果之后，可以基于缺陷识别结果中包含缺陷的缺陷位置生成控制指令，将控制指令传输至激光器。
此外，还可以将计算机40中的缺陷识别程序集成到激光器中，一次性完成识别和缺陷处理，可省略现有的针孔填补工序，而不会增加新工序。
此处的激光器30用于基于控制指令在薄膜太阳电池50的缺陷位置处进行划线隔离。即激光器30基于控制指令(涵盖了缺陷的形状和大小信息)，划线隔离时生成围绕缺陷的闭合线条，用激光在缺陷区域周围划出封闭的图形，去除划线处的背电极材料。
此处，可使用各种二维封闭图形进行隔离，包括但不限于圆形、矩形、缺陷外形轮廓等，本发明实施例对此不作具体限定。
在保证隔离效果的前提下，原则上使隔离面积最小化。
此处的激光器30可以配置高精度移动平台实现精确定位，定位精度优于±5μm。
本发明实施例提供的装置，可见光相机与计算机通信连接，计算机与激光器通信连接，平台用于承载薄膜太阳电池，可见光相机用于采集薄膜太阳电池的电池图像，并将电池图像传输至计算机，计算机用于对电池图像进行缺陷识别，得到缺陷识别结果，并基于缺陷识别结果中包含缺陷的缺陷位置生成控制指令，将控制指令传输至激光器，激光器用于基于控制指令在薄膜太阳电池的缺陷位置处进行划线隔离，由此，采用可见光显微成像的方式可实现对薄膜太阳电池中的缺陷的有效识别，省略现有的针孔填补工序，而不会增加新工序，节约了大量的成本，并且，用可见光光源替代了组件电致发光，使得电池图像的获取速度和图像的分辨率大幅提高，可以满足工业生产的要求，同时，***结构较电致发光方案更简单，更易实现自动化，可见光相机的成本远低于红外相机，这些优势均有利于产业推广。
相对于现有针孔填补技术，本发明实施例中缺陷划线隔离技术的主要优点有两个：
一是工艺流程的简化、成本降低。现有针孔填补技术需要经过涂敷光刻胶、曝光、清洗、硬化等工序，需要准备专用的暗室、涂胶机、曝光样品台、光源、清洗机、烘干箱等设备，准备光刻胶、清洗剂等材料，且由于材料的特殊性，存在保存、排放等问题。本方案可省去上述工艺环节，其工序与P3划线同步进行，仅需要升级P3激光划线设备即可。
二是在双层吸收层的针孔问题上。以CdSeTe+CdTe复合吸收层为例，多数针孔出现在CdTe层，CdSeTe层无针孔，在曝光时，紫外线难以穿透CdSeTe层，造成CdTe针孔内的光刻胶无法曝光。由于CdSeTe层厚度仅数百纳米，绝缘性较差，电池前后电极通过CdTe针孔并穿透CdSeTe层放电，导致并联电阻较低。本发明实施例采用图像识别的方式发现针孔，用激光划线隔离的方法消除针孔影像，不存在双层吸收层带来的难以曝光的问题。
基于上述实施例，所述计算机40包括：
缺陷识别单元，用于对所述电池图像进行缺陷识别，得到缺陷识别结果；
指令生成单元，用于基于所述缺陷识别结果中包含缺陷的尺寸信息，确定划线隔离方式，并基于所述划线隔离方式和所述缺陷识别结果中包含缺陷的缺陷位置，生成所述控制指令，将所述控制指令传输至所述激光器；
所述激光器30具体用于：
基于所述控制指令在所述薄膜太阳电池的缺陷位置处，进行所述划线隔离方式下的划线隔离。
具体地，计算机40包括缺陷识别单元和指令生成单元，此处的缺陷识别单元用于对电池图像进行缺陷识别，得到缺陷识别结果，此处的指令生成单元用于基于缺陷识别结果中包含缺陷的尺寸信息，确定划线隔离方式，并基于划线隔离方式和缺陷识别结果中包含缺陷的缺陷位置，生成控制指令，将控制指令传输至激光器。
此处的划线隔离方式可以是通过激光刻蚀将薄膜太阳电池的缺陷与正常薄膜闭环隔离，也可以是通过激光刻蚀掉尺寸信息范围内的薄膜太阳电池的缺陷。
可以理解的是，针对缺陷识别结果中包含缺陷的尺寸信息的不同，划线隔离方式也不同。
即，控制指令中涵盖了缺陷识别结果中包含缺陷的缺陷位置以及缺陷位置对应的划线隔离方式的信息。
对应地，激光器30具体用于：
基于控制指令在薄膜太阳电池的缺陷位置处，进行划线隔离方式下的划线隔离。
本发明实施例提供的装置，指令生成单元用于基于缺陷识别结果中包含缺陷的尺寸信息，确定划线隔离方式，并基于划线隔离方式和缺陷识别结果中包含缺陷的缺陷位置，生成控制指令，将控制指令传输至激光器，由此，针对不同缺陷的尺寸信息，划线隔离方式不同，提高了划线隔离的灵活性和多样性，也降低了薄膜太阳电池缺陷的背电极材料的损耗。
基于上述实施例，所述指令生成单元包括：
方式确定子单元，用于在所述尺寸信息大于等于预设阈值的情况下，确定所述划线隔离方式为：通过激光刻蚀将所述薄膜太阳电池的缺陷与正常薄膜闭环隔离，以及在所述尺寸信息小于所述预设阈值的情况下，确定为所述划线隔离方式为：通过激光刻蚀掉所述尺寸信息对应范围内的所述薄膜太阳电池的缺陷；
指令生成子单元，用于基于所述划线隔离方式和所述缺陷识别结果中包含缺陷的缺陷位置，生成所述控制指令，将所述控制指令传输至所述激光器。
具体地，指令生成单元可以包括方式确定子单元和指令生成子单元，方式确定子单元用于在尺寸信息大于等于预设阈值的情况下，确定划线隔离方式为：通过激光刻蚀将薄膜太阳电池的缺陷与正常薄膜闭环隔离，以及在尺寸信息小于预设阈值的情况下，确定为划线隔离方式为：通过激光刻蚀掉尺寸信息对应范围内的薄膜太阳电池的缺陷。
此处，较小尺寸的缺陷只有几微米，或者十几微米，较大尺寸的缺陷能达到数十或几百微米，预设阈值可以是20微米，也可以是30微米，还可以是35微米等，本发明实施例对此不作具体限定。
相应地，指令生成子单元用于基于划线隔离方式和缺陷识别结果中包含缺陷的缺陷位置，生成控制指令，将控制指令传输至激光器。
基于上述实施例，所述平台10为可移动平台，和/或，所述激光器和所述可见光相机为可移动设备；
所述平台10还用于在所述可见光相机20的采集过程中带动所述薄膜太阳电池50平移，和/或，所述激光器30和所述可见光相机20在采集过程中自身移动以采集所述薄膜太阳电池50的不同部位；
所述可见光相机20具体用于采集所述薄膜太阳电池50的多张电池图像；
所述计算机40还包括：
图像拼接单元，用于对所述多张电池图像进行图像拼接；
所述缺陷识别单元具体用于对图像拼接后的电池图像进行缺陷识别，得到缺陷识别结果。
具体地，平台10为可移动平台，和/或，激光器30和可见光相机为20可移动设备，平台10还用于在可见光相机20的采集过程中带动薄膜太阳电池50平移，和/或，激光器30和可见光相机20在采集过程中自身移动以采集薄膜太阳电池50的不同部位，如图1所示，平台10可以从左向右平移，也可以从右向左平移等，本发明实施例对此不作具体限定。对应地，可见光相机20具体用于采集薄膜太阳电池50的多张电池图像。
计算机40还包括：
图像拼接单元，用于对多张电池图像进行图像拼接，图像拼接是将同一场景的多个重叠图像拼接成较大的图像的一种方法。
缺陷识别单元具体用于对图像拼接后的电池图像进行缺陷识别，得到缺陷识别结果。此处，对电池图像进行缺陷识别可以使用级联结构的多层卷积神经网络，也可以是深度神经网络，还可以是CNN和DNN的组合结构等，本发明实施例对此不作具体限定。
基于上述实施例，还包括补光设备01，所述补光设备01包括正面补光设备60和/或背面补光设备70，所述正面补光设备60设置在所述薄膜太阳电池的薄膜侧，所述背面补光设备设置在所述薄膜太阳电池的衬底侧。
具体地，还包括补光设备01，补光设备01包括正面补光设备60和/或背面补光设备70，即补光设备01可以仅包括正面补光设备60，也可以仅包括背面补光设备70，还可以包括正面补光设备60和背面补光设备70，本发明实施例对此不作具体限定。
正面补光设备60设置在薄膜太阳电池的薄膜侧，背面补光设备设置在薄膜太阳电池的衬底侧。
即正面补光光源从薄膜太阳电池的薄膜侧照射，经表面反射后被可见光相机20接收，背面补光光源从薄膜太阳电池衬底侧进行光照，光线透过薄膜中的针孔，被可见光相机20接收。
本发明实施例提供的装置，还包括补光设备，补光设备包括正面补光设备60和/或背面补光设备70，正面补光设备60设置在薄膜太阳电池的薄膜侧，背面补光设备设置在薄膜太阳电池的衬底侧，从而提高了缺陷识别的识别效率。
基于上述实施例，所述激光器30还用于对所述薄膜太阳电池50进行激光划线。
具体地，激光器30还用于对薄膜太阳电池50进行激光划线，此处，激光器30对薄膜太阳电池50进行激光划线可以使用P3激光划线，并且，图像采集和缺陷识别可以与P3激光划线同时进行，P3激光划线也可以在图像采集和缺陷识别之前进行，P3激光划线还可以在图像采集和缺陷识别之后进行等，本发明实施例对此不作具体限定。
即，在识别到缺陷后可选择中断激光划线，立即处理缺陷，然后继续激光划线，也可记录缺陷位置，待激光划线完成后处理缺陷。
此处，P3激光划线的划线速度可以为50-500mm/s等，本发明实施例对此不作具体限定。
基于上述实施例，所述可见光相机20的采集频率是基于所述激光划线的速度确定的。
具体地，可见光相机20的采集频率是基于激光划线的速度确定的，例如，激光划线的划线速度为50mm/s，则可见光相机20的采集频率为50帧/s等，本发明实施例对此不作具体限定。
下面对本发明提供的识别和处理薄膜太阳电池缺陷的方法进行描述，下文描述的识别和处理薄膜太阳电池缺陷的方法与上文描述的识别和处理薄膜太阳电池缺陷的装置可相互对应参照。
基于上述任一实施例，本发明提供一种识别和处理薄膜太阳电池缺陷的方法，图2是本发明提供的识别和处理薄膜太阳电池缺陷的方法的流程示意图，如图2所示，该方法包括：
步骤210，获取可见光相机采集所述薄膜太阳电池的电池图像；
步骤220，对所述电池图像进行缺陷识别，得到缺陷识别结果，并基于所述缺陷识别结果中包含缺陷的缺陷位置生成控制指令；
步骤230，基于所述控制指令在所述薄膜太阳电池的缺陷位置处进行划线隔离。
具体地，可以获取可见光相机采集薄膜太阳电池的电池图像，此处的可见光相机可以是一台或并列的几台高清高速可见光相机，还可以配置同轴正面补光设备、背面补光设备。高清高速可见光相机具有每秒200帧以上的拍摄频率、4倍以上光学变焦，可实现优于微米级的分辨率。正面补光光源和背面补光光源为可见光光源，要求具有足够的光照强度，满足相机高频率曝光的光强要求。正面补光光源和背面补光光源可配置其一，也可同时配置，互为补充，提高识别效率。
此处的电池图像为可见光图像，本发明实施例解决了缺陷隔离方法的核心问题——对缺陷的高效识别，这主要得益于用可见光光源替代了组件电致发光，使得电池图像的获取速度和图像的分辨率大幅提高，可以满足工业生产的要求。同时，***结构较电致发光方案更简单，更易实现自动化，可见光相机的成本远低于红外相机，这些优势均有利于产业推广。
在获取到电池图像之后，可以对电池图像进行缺陷识别，得到缺陷识别结果，并基于缺陷识别结果中包含缺陷的缺陷位置生成控制指令。
此处，对电池图像进行缺陷识别可以使用级联结构的多层卷积神经网络(Convolutional Neural Network，CNN)，也可以是深度神经网络(Deep Neural Networks，DNN)，还可以是CNN和DNN的组合结构等，本发明实施例对此不作具体限定。
此处的缺陷是指薄膜太阳电池中可造成前后电极连接的缺陷。此处的缺陷识别结果反映了薄膜太阳电池中包含缺陷的缺陷位置和尺寸信息。
在生成控制指令之后，可以基于控制指令在薄膜太阳电池的缺陷位置处进行划线隔离。
此处，可以使用激光器基于控制指令在薄膜太阳电池的缺陷位置处进行划线隔离。
即激光器30基于控制指令(涵盖了缺陷的形状和大小信息)，划线隔离时生成围绕缺陷的闭合线条，用激光在缺陷区域周围划出封闭的图形，去除划线处的背电极材料。
此处，可使用各种二维封闭图形进行隔离，包括但不限于圆形、矩形、缺陷外形轮廓等，本发明实施例对此不作具体限定。
在保证隔离效果的前提下，原则上使隔离面积最小化。
本发明实施例提供的方法，获取可见光相机采集薄膜太阳电池的电池图像；对电池图像进行缺陷识别，得到缺陷识别结果，并基于缺陷识别结果中包含缺陷的缺陷位置生成控制指令；基于控制指令在薄膜太阳电池的缺陷位置处进行划线隔离，由此，采用可见光显微成像的方式可实现对薄膜太阳电池中的缺陷的有效识别，省略现有的针孔填补工序，而不会增加新工序，节约了大量的成本，并且，用可见光光源替代了组件电致发光，使得电池图像的获取速度和图像的分辨率大幅提高，可以满足工业生产的要求，同时，***结构较电致发光方案更简单，更易实现自动化，可见光相机的成本远低于红外相机，这些优势均有利于产业推广。
基于上述实施例，步骤220包括：
步骤221，基于所述缺陷识别结果中包含缺陷的尺寸信息，确定划线隔离方式；
步骤222，基于所述划线隔离方式和所述缺陷识别结果中包含缺陷的缺陷位置，生成所述控制指令。
具体地，在得到缺陷识别结果之后，可以基于缺陷识别结果中包含缺陷的尺寸信息，确定划线隔离方式。
此处的划线隔离方式可以是通过激光刻蚀将薄膜太阳电池的缺陷与正常薄膜闭环隔离，也可以是通过激光刻蚀掉尺寸信息范围内的薄膜太阳电池的缺陷。
可以理解的是，针对缺陷识别结果中包含缺陷的尺寸信息的不同，划线隔离方式也不同。
在确定划线隔离方式之后，可以基于划线隔离方式和缺陷识别结果中包含缺陷的缺陷位置，生成控制指令。
即，控制指令中涵盖了缺陷识别结果中包含缺陷的缺陷位置以及缺陷位置对应的划线隔离方式的信息。
本发明实施例提供的方法，基于缺陷识别结果中包含缺陷的尺寸信息，确定划线隔离方式，再基于划线隔离方式和缺陷识别结果中包含缺陷的缺陷位置，生成控制指令，由此，针对不同缺陷的尺寸信息，划线隔离方式不同，提高了划线隔离的灵活性和多样性，也降低了薄膜太阳电池缺陷的背电极材料的损耗。
基于上述实施例，步骤221包括：
在所述尺寸信息大于等于预设阈值的情况下，确定第一划线隔离方式为：通过激光刻蚀将所述薄膜太阳电池的缺陷与正常薄膜闭环隔离；
在所述尺寸信息小于所述预设阈值的情况下，确定第二划线隔离方式为：通过激光刻蚀掉所述尺寸信息范围内的所述薄膜太阳电池的缺陷。
具体地，图3是本发明提供的第一划线隔离方式的示意图，如图3所示，可以在尺寸信息大于等于预设阈值的情况下，确定第一划线隔离方式为：通过激光刻蚀将薄膜太阳电池的缺陷与正常薄膜闭环隔离。
图4是本发明提供的第二划线隔离方式的示意图，如图4所示，可以在尺寸信息小于预设阈值的情况下，确定第二划线隔离方式为：通过激光刻蚀掉尺寸信息对应范围内的薄膜太阳电池的缺陷。
此处，较小尺寸的缺陷只有几微米，或者十几微米，较大尺寸的缺陷能达到数十或几百微米，预设阈值可以是20微米，也可以是30微米，还可以是35微米等，本发明实施例对此不作具体限定。
基于上述任一实施例，一种识别和处理薄膜太阳电池的方法，步骤如下：
第一步，完成薄膜太阳电池背电极沉积。为了使背面补光正常透过薄膜缺陷，可降低背电极薄膜厚度至50nm。
第二步，进行P3激光划线，划线速度为50-500mm/s。其中，P3划线与图像采集、缺陷识别、划线隔离由工控机统一控制。
此处，电池图像采集和识别与P3激光划线可以同时进行。在识别到缺陷后可选择中断激光划线，立即处理缺陷，然后继续激光划线，也可记录缺陷位置，待激光划线完成后处理缺陷。
第三步，在电池图像采集过程中，可选择采用正面补光或背面补光的方式，并开启相应的补光光源。
此处，为了提高曝光度，可采用与可见光相机同步闪光的高亮度LED光源。
此处，使用高清高速可见光相机进行拍照以获取显微图像，图像视场宽度为1mm，根据P3划线速度确定拍照频率，例如划线速度50mm/s，则拍照频率为50帧/s。
此处，由于显微拍摄的视场宽度为1mm，而激光划线间距约为5mm，为了在一次划线的同时完成5mm宽度的图像获取，可采用5台可见光相机同时拍摄。
第四步，计算机获取可见光相机数据，运行缺陷识别程序，确定缺陷的形状和位置信息。
第五步，计算机的划线隔离程序对识别出的缺陷进行激光划线隔离，用激光在缺陷区域周围划出封闭的图形，去除划线处的背电极材料。可使用各种二维封闭图形进行隔离，包括但不限于圆形、矩形、针孔外形轮廓等。对于较大针孔，通过激光刻蚀将薄膜太阳电池的缺陷与正常薄膜闭环隔离；对于较小针孔，通过激光刻蚀掉尺寸信息范围内的薄膜太阳电池的缺陷。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种识别和处理薄膜太阳电池缺陷的装置，其特征在于，包括平台、可见光相机、激光器及计算机，所述可见光相机与所述计算机通信连接，所述计算机与所述激光器通信连接；
其中，所述平台用于承载所述薄膜太阳电池；
所述可见光相机用于采集所述薄膜太阳电池的电池图像，并将所述电池图像传输至所述计算机；
所述计算机用于对所述电池图像进行缺陷识别，得到缺陷识别结果，并基于所述缺陷识别结果中包含缺陷的缺陷位置生成控制指令，将所述控制指令传输至所述激光器；
所述激光器用于基于所述控制指令在所述薄膜太阳电池的缺陷位置处进行划线隔离。
2.根据权利要求1所述的识别和处理薄膜太阳电池缺陷的装置，其特征在于，所述计算机包括：
缺陷识别单元，用于对所述电池图像进行缺陷识别，得到缺陷识别结果；
指令生成单元，用于基于所述缺陷识别结果中包含缺陷的尺寸信息，确定划线隔离方式，并基于所述划线隔离方式和所述缺陷识别结果中包含缺陷的缺陷位置，生成所述控制指令，将所述控制指令传输至所述激光器；
所述激光器具体用于：
基于所述控制指令在所述薄膜太阳电池的缺陷位置处，进行所述划线隔离方式下的划线隔离。
3.根据权利要求2所述的识别和处理薄膜太阳电池缺陷的装置，其特征在于，所述指令生成单元包括：
方式确定子单元，用于在所述尺寸信息大于等于预设阈值的情况下，确定所述划线隔离方式为：通过激光刻蚀将所述薄膜太阳电池的缺陷与正常薄膜闭环隔离，以及在所述尺寸信息小于所述预设阈值的情况下，确定为所述划线隔离方式为：通过激光刻蚀掉所述尺寸信息对应范围内的所述薄膜太阳电池的缺陷；
指令生成子单元，用于基于所述划线隔离方式和所述缺陷识别结果中包含缺陷的缺陷位置，生成所述控制指令，将所述控制指令传输至所述激光器。
4.根据权利要求1所述的识别和处理薄膜太阳电池缺陷的装置，其特征在于，所述平台为可移动平台，和/或，所述激光器和所述可见光相机为可移动设备；所述平台还用于在所述可见光相机的采集过程中带动所述薄膜太阳电池平移，和/或，所述激光器和所述可见光相机在采集过程中自身移动以采集所述薄膜太阳电池的不同部位；
所述可见光相机具体用于采集所述薄膜太阳电池的多张电池图像；
所述计算机还包括：
图像拼接单元，用于对所述多张电池图像进行图像拼接；
所述缺陷识别单元具体用于对图像拼接后的电池图像进行缺陷识别，得到缺陷识别结果。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的识别和处理薄膜太阳电池缺陷的装置，其特征在于，还包括补光设备，所述补光设备包括正面补光设备和/或背面补光设备，所述正面补光设备设置在所述薄膜太阳电池的薄膜侧，所述背面补光设备设置在所述薄膜太阳电池的衬底侧。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的识别和处理薄膜太阳电池缺陷的装置，其特征在于，所述激光器还用于对所述薄膜太阳电池进行激光划线。
7.根据权利要求6所述的识别和处理薄膜太阳电池缺陷的装置，其特征在于，所述可见光相机的采集频率是基于所述激光划线的速度确定的。
8.一种识别和处理薄膜太阳电池缺陷的方法，其特征在于，包括：
获取可见光相机采集所述薄膜太阳电池的电池图像；
对所述电池图像进行缺陷识别，得到缺陷识别结果，并基于所述缺陷识别结果中包含缺陷的缺陷位置生成控制指令；
基于所述控制指令在所述薄膜太阳电池的缺陷位置处进行划线隔离。
9.根据权利要求8所述的识别和处理薄膜太阳电池缺陷的方法，其特征在于，所述基于所述缺陷识别结果中包含缺陷的缺陷位置生成控制指令，包括：
基于所述缺陷识别结果中包含缺陷的尺寸信息，确定划线隔离方式；
基于所述划线隔离方式和所述缺陷识别结果中包含缺陷的缺陷位置，生成所述控制指令。
10.根据权利要求9所述的识别和处理薄膜太阳电池缺陷的方法，其特征在于，所述基于所述缺陷识别结果中包含缺陷的尺寸信息，确定划线隔离方式，包括：
在所述尺寸信息大于等于预设阈值的情况下，确定第一划线隔离方式为：通过激光刻蚀将所述薄膜太阳电池的缺陷与正常薄膜闭环隔离；
在所述尺寸信息小于所述预设阈值的情况下，确定第二划线隔离方式为：通过激光刻蚀掉所述尺寸信息对应范围内的所述薄膜太阳电池的缺陷。
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