■ 趙愛(ài)爽 鄭淑剛 李朝 劉曉 王田 王惠

晶澳太陽(yáng)能有限公司

太陽(yáng)電池檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

■ 趙愛(ài)爽 鄭淑剛 李朝 劉曉 王田 王惠*

晶澳太陽(yáng)能有限公司

設(shè)計(jì)了一款雙探針太陽(yáng)能檢測(cè)系統(tǒng)，可兼具檢測(cè)單個(gè)電池片和小型光伏組件性能；同時(shí)使用PLC控制伺服電機(jī)使得電池片可精確到達(dá)檢測(cè)點(diǎn)，使得測(cè)試數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。

太陽(yáng)電池檢測(cè)系統(tǒng)；探針；PLC

0　引言

太陽(yáng)電池片生產(chǎn)過(guò)程中，為確定所生產(chǎn)電池片的質(zhì)量，需對(duì)電池片的性能進(jìn)行檢測(cè)。市面上的太陽(yáng)電池片檢測(cè)儀價(jià)格比較昂貴，同時(shí)功能單一、操作復(fù)雜，本文設(shè)計(jì)了一款使用簡(jiǎn)單、操作方便，并且脫離于生產(chǎn)線可獨(dú)立進(jìn)行檢測(cè)的電池片檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用排式探針和聚集式探針雙探針結(jié)構(gòu)，兼具檢測(cè)單個(gè)電池片性能和光伏組件性能，可有效采集太陽(yáng)電池的基本參量。計(jì)算機(jī)部分對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，得出太陽(yáng)電池的I-V曲線、輸出功率曲線和相關(guān)性能參數(shù)，從而對(duì)被測(cè)太陽(yáng)電池性能進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，并且進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示，方便快捷。

1　太陽(yáng)電池檢測(cè)系統(tǒng)介紹

本文設(shè)計(jì)的電池檢測(cè)系統(tǒng)主要由供電系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)、傳送系統(tǒng)和操作系統(tǒng)組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示［1］。

圖1　太陽(yáng)電池檢測(cè)系統(tǒng)框圖

供電系統(tǒng)主要用來(lái)為整個(gè)系統(tǒng)供電，并具有保護(hù)單元。檢測(cè)系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，用于檢測(cè)并采集電池片的數(shù)據(jù)。傳送系統(tǒng)可將需檢測(cè)的電池片精確定位在檢測(cè)點(diǎn)。操作系統(tǒng)主要由顯示單元和操作單元組成，操作人員通過(guò)操作單元進(jìn)行操作，并通過(guò)顯示單元讀出數(shù)據(jù)。

2　檢測(cè)系統(tǒng)介紹

檢測(cè)系統(tǒng)作為整個(gè)系統(tǒng)的核心部位，承載著檢測(cè)和采集數(shù)據(jù)的任務(wù)。檢測(cè)系統(tǒng)包括光源部分和探針部分，其結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示［2］。

圖2　檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

光源部分采用的是脈沖氙燈，其具有良好的太陽(yáng)光模擬特性。當(dāng)測(cè)試的單體太陽(yáng)電池片或小型光伏組件到達(dá)檢測(cè)點(diǎn)，脈沖氙燈閃光提供模擬太陽(yáng)光。

探針部分共有兩種探針：排式探針和聚集式探針。排式探針共有4對(duì)，如圖3所示，用于測(cè)試單體電池片的效率。當(dāng)單體電池片到達(dá)檢測(cè)點(diǎn)后，4對(duì)探針上下均接觸電池片柵線，脈沖氙燈閃光后，探針將采集的數(shù)據(jù)信息傳遞給計(jì)算機(jī)部分進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

圖3　排式探針結(jié)構(gòu)圖

聚集式探針由2對(duì)探針組成，如圖4所示，用于檢測(cè)小型光伏組件的性能。使聚集式探針接觸小型光伏組件的導(dǎo)線，脈沖氙燈閃光后，探針采集小型光伏組件性能數(shù)據(jù)。

圖4　聚集式探針結(jié)構(gòu)圖

3　傳送系統(tǒng)介紹

傳送系統(tǒng)主要由伺服電機(jī)、PLC控制單元、承載裝置和傳送裝置等組成，可將太陽(yáng)電池傳送到檢測(cè)點(diǎn)，并精確定位。傳送系統(tǒng)在整個(gè)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，如果太陽(yáng)電池略微偏離檢測(cè)點(diǎn)，系統(tǒng)將不能讀出所需數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差。由于單片電池片和小型光伏組件結(jié)構(gòu)不同。探針結(jié)構(gòu)不同，所以檢測(cè)過(guò)程略有不同，下邊將分別介紹兩種檢測(cè)方式［3］。

單片電池片效率檢測(cè)結(jié)構(gòu)如圖5所示。圖中，SF1為上探針控制伺服電機(jī)，SF2為下探針的控制伺服電機(jī)，SF3為傳送結(jié)構(gòu)的伺服電機(jī)，PTZ為探針排檢測(cè)結(jié)構(gòu)，DC1為單片硅片承載框。將電池片放入承載框中，在PLC的控制下，伺服電機(jī)將承載框傳動(dòng)到檢測(cè)點(diǎn)，即探針排下，精確定位后，通過(guò)上下伺服控制上下探針進(jìn)行接觸按壓，采集電池片性能數(shù)據(jù)。單片電池效率檢測(cè)過(guò)程如圖6所示。

圖5　單片電池片檢測(cè)結(jié)構(gòu)圖

圖6　單片電池片檢測(cè)過(guò)程圖

小型光伏組件效率檢測(cè)結(jié)構(gòu)如圖7所示。圖中，JTZ為聚集式探針排檢測(cè)結(jié)構(gòu)，DC2為待測(cè)模組檢測(cè)單元。將小型光伏組件中電池的導(dǎo)線放置到聚集探針間，在PLC的控制下，伺服電機(jī)使兩對(duì)聚集探針相向運(yùn)動(dòng)，接觸并輕輕擠壓到小型光伏組件的導(dǎo)線后停止，采集小型光伏組件性能數(shù)據(jù)，并傳送至計(jì)算機(jī)部分［4］。小型光伏組件檢測(cè)過(guò)程如圖8所示。

圖7　小型光伏組件檢測(cè)結(jié)構(gòu)圖

圖8　小型光伏組件檢測(cè)過(guò)程圖

要使單片電池片柵線精確到達(dá)排式探針下，離不開(kāi)PLC的精確控制，本文編寫(xiě)的PLC梯形圖程序如圖9所示。

圖9　PLC梯形圖程序

4　操作系統(tǒng)介紹

操作系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)部分、操作部分和顯示部分組成。

計(jì)算機(jī)部分對(duì)數(shù)據(jù)采集電路采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，得出太陽(yáng)電池的I-V曲線、輸出功率曲線和相關(guān)性能參數(shù)，同時(shí)又能將操作指令分析處理后傳送給檢測(cè)系統(tǒng)和傳送系統(tǒng)。

在本設(shè)計(jì)中，使用觸摸屏一體機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)操作和顯示，這種新型的人機(jī)交互方式具有節(jié)約空間、操作方便、操作精度高等其他方式不可比擬的優(yōu)勢(shì)。操作人員在觸摸屏操作設(shè)備運(yùn)行，檢測(cè)結(jié)果又通過(guò)處理反饋到觸摸屏顯示，方便操作人員操作和讀取數(shù)據(jù)，提高了工作效率。

5　結(jié)論

本文首先對(duì)整機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，同時(shí)著重介紹了檢測(cè)系統(tǒng)和傳送系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)使用排式和聚集式兩種探針，分別可以檢測(cè)單片電池片及小型光伏組件的性能，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的功能多樣化。由于檢測(cè)點(diǎn)主要是探針，需要對(duì)電池片精確定位，使用PLC作為控制電路的核心，伺服電機(jī)作為傳送的執(zhí)行者，能夠使太陽(yáng)電池片精確達(dá)到檢測(cè)點(diǎn)。

本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可以滿足太陽(yáng)電池生產(chǎn)線上分選和測(cè)試的需要，測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、操作方便，大幅提高了生產(chǎn)效率，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

［1］薛迎成. PLC與觸摸屏控制技術(shù)［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2008.

［2］李建藩. 氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)［D］. 廣東:華南理工大學(xué)出版社，1991， 23-51.

［3］張壽明，楊承志.OMRON PLC網(wǎng)絡(luò)技術(shù)［J］. 電氣傳動(dòng)自動(dòng)化， 2003， 25（2）：44-47.

［4］ 夏田，陳嬋娟， 祁廣利. PLC電氣控制技術(shù)［M］. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2004.

2015-06-04

王惠（1988—），女，碩士、助理工程師，主要從事半導(dǎo)體材料方面的研究。15613925832@163.com