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是太陽能電池生產(chǎn)中的重要步驟，本文對目前較為普遍的兩種光伏電池片的外觀檢測方法進行了較為詳盡的介紹，分析了兩種方法對應的適用性，認為有效位缺陷類型的檢測法更為被廣大業(yè)界廠家所使用。

關鍵詞：光伏;電池片;外觀;檢測

最近幾年來，全球的太陽能電池產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，光伏電池制造商的競爭快速加劇，業(yè)內(nèi)大型光伏電池片生產(chǎn)企業(yè)之間并購與重組較為頻繁，光伏電池片生產(chǎn)企業(yè)越來越重視對電池片質(zhì)量的研究。目前國內(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發(fā)現(xiàn)和修復，將對太陽能電池組件的質(zhì)量產(chǎn)生嚴重影響[1-2]。同時也無形中提升了電池片的生產(chǎn)成本，影響企業(yè)利益。本文將對目前市場上較為常見的兩類電池片外觀檢查方法進行分析，并比較兩類測試裝置在實際應用中的適用性。

1 電池片外觀自動檢測裝置的介紹

1.1 電致發(fā)光亮度正比于少子擴散長度

光伏電池片在施加一定電壓后會發(fā)光，這時可以使用紅外相機拍攝發(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散長度。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，也是當前市場上應用廣泛的一種光伏電池片檢測裝置。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

對拍攝的缺陷圖像進行細致分析，能夠直觀的發(fā)現(xiàn)電池片在擴散、刻蝕、印刷、燒結等過程中出現(xiàn)的缺陷。便于及時分析和解決問題，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，有效位缺陷檢測的裝置類型較多，主要品牌有GPSolar、ICOS（圖1）、Manz、TTVision等。

2 兩種檢測缺陷的方法

2.1 電致發(fā)光亮度正比于少子擴散長度

2.1.1 絲網(wǎng)印刷缺陷

漿料可以通過絲網(wǎng)圖形部分網(wǎng)孔，絲網(wǎng)印刷正是應用了這種原理。將漿料由絲網(wǎng)的一點灌入，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)線狀接觸方式進行移動。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程中不會污染承印物其他部分。完成一個一個印刷區(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。便完成了一個完整的印刷行程。

2.1.2 燒結缺陷

燒結的主要過程是高溫狀態(tài)下將硅片上印刷的電極燒結制成電池片。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路電壓以及改善其他相關的參數(shù)，當電極接觸具有了一定的電阻性質(zhì)，便可以生產(chǎn)出來具有高效電能轉(zhuǎn)化率的電池片，EL檢測設備能夠識別燒結不良的缺陷。

2.1.3 表面漏電缺陷

在光線不足的情況下，對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。對于光伏電池來說，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)光伏電池片過程中，過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)均面臨的一個較大問題。

2.1.4 材料缺陷

目前，硅片原料的檢測仍缺少有效方法，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前業(yè)內(nèi)來料不良的特征，假如能夠?qū)⑼膱A缺陷進行單獨區(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出現(xiàn)隱裂缺陷，這種缺陷一般情況下難以通過外觀去識別出來，導致產(chǎn)品漏檢的發(fā)生。

總體來說，EL檢測設備應用于印刷類和硅片自身缺陷的檢測。如果是硅片表面缺陷，比如色差、水漬和臟污等情況時，便不能采用此方法檢測[5]。

2.2 有效位缺陷類型檢測法

2.2.1 硅片表面缺陷

有效位缺陷類型檢測法在硅片表面缺陷的檢測中，能夠有效檢測硅片的尺寸、崩邊、臺階、隱裂、臟污等外觀缺陷。運用這樣的方法還能夠檢測過程硅片的外觀缺陷。

2.2.2 硅片表面缺陷

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

采用有效位缺陷檢測法可以實現(xiàn)此種缺陷的檢測，此方法是將顏色劃分為360個色階，利用色階變化來判斷硅片是否存在色差，按照色差來區(qū)分等級。

2.2.3 印刷類與非印刷類缺陷

有效位缺陷類型檢測法能夠檢測全部的印刷不良缺陷，其可以達到的精度遠遠超過肉眼檢測。

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

3 兩種檢測方法的比較

從兩種方法的檢測項目來看，電致發(fā)光的檢測方法適用于檢測電池片的印刷類缺陷、燒結缺陷、隱裂、材料缺陷、工藝污染、表面漏電等項目[6]。有效位缺陷類型的檢測方法能夠檢測電池片的一切外觀類缺陷。在實際應用中，兩種檢測方法各自的側重點各不相同，因此只能在具體的應用領域來進行比較。

電致發(fā)光檢測方法由于受到自身檢測時間較長的限制，所以此種方法不能用于在線實時生產(chǎn)的設備，只能檢測下線的產(chǎn)品，同時電致發(fā)光檢測法僅能夠進行一個邏輯的判定。也就是說，不能通過缺陷的測量和色階的定義來判斷缺陷的存在與否，不能完成硅片外觀等級的劃分判定。電致發(fā)光檢測方法是接觸式的，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 結語

我國是光伏電池片生產(chǎn)的大國，國內(nèi)光伏電池片生產(chǎn)企業(yè)之間的競爭也十分激烈，這些企業(yè)在發(fā)展過程中需要不斷提升產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率來確定產(chǎn)品優(yōu)勢，這也是硅片生產(chǎn)企業(yè)一直探索的問題。通過本文研究，電致發(fā)光檢測方法不能用于檢測在線電池片的缺陷，也不能劃分電池片的外觀等級。就實際應用而言，有效位缺陷類型的檢測法是業(yè)內(nèi)普遍采用的方法。

參考文獻：

[1]鹿卓慧，彭艷艷，趙炎，等.太陽能電池片缺陷檢測方法綜述[J].河北農(nóng)機，2019（007）：36.

[2]索雪松，高亮，王楠，等.太陽能電池板缺陷EL檢測系統(tǒng)的設計[J].中國農(nóng)機化學報，2013（03）：181-184.

[3]代同光，賈光亮，賈永軍，等.晶硅太陽能單晶電池EL缺陷分析研究[J].電子世界，2018（3）：144-145.

[4]賈鑫.用電致發(fā)光（EL）法分析檢測晶硅太陽電池的工藝[D].呼和浩特：內(nèi)蒙古大學，2014.

[5]施光輝，崔亞楠，劉小嬌，等.電致發(fā)光（EL）在光伏電池組件缺陷檢測中的應用[J].云南師范大學學報：自然科學版，2016，36（02）：21-25.

[6]趙華利，張向前，王亞川.光伏組件EL檢測圖像明暗片的實驗研究分析[J].內(nèi)燃機與配件，2018（15）：244-245.