[发明专利]光伏太阳能晶硅电池片的缺陷检测和颜色分选方法及其系统

说明书

本发明公开了光伏太阳能晶硅电池片的缺陷检测和颜色分选方法，包括下述步骤：首先采集硅片图像，并进行图像预处理达到颜色标定的目的；然后进行硅片定位，得到感兴趣的硅片区域，再对所述的硅片区域进行各项检测，包括：尺寸检测、破损检测、栅线提取、栅线检测、主栅检测、污点检测、以及色斑检测，进而检测出产品表面的缺陷区域；最后对硅片不同颜色深浅进行分类分等级。本发明还公开了光伏太阳能晶硅电池片的缺陷检测和颜色分选系统。本发明的光伏太阳能晶硅电池片的缺陷检测和颜色分选方法及其系统，用于检测光伏太阳能晶硅电池片印刷后产生的正面外观缺陷和正面的颜色等级划分，实现了无接触检测，具有检测精度高，稳定性好等特点。

技术领域

本发明涉及光伏电池检测技术领域，特别涉及一种光伏太阳能晶硅电池片的缺陷检测和颜色分选方法及其系统。

背景技术

随着全球经济社会的不断发展，能源消费也相应的持续增长。随着时间的推移，化石能源的稀缺性越来越明显。在化石能源供应日趋紧张的背景下，大规模的开发和利用可再生能源已成为未来各国能源战略中的重要组成部分。太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，具有充分的清洁性、绝对的安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和免维护性、资源的充足性及潜在的经济性等优点，在长期的能源战略中具有重要地位。20世纪70年代后，家用太阳能发电在世界范围内受到高度重视并取得了长足进展。太阳能光伏发电技术作为太阳能利用的一个重要组成部分，并被认为是二十一世纪最具发展潜力的一种发电方式。研究便于普及型的家庭式太阳能发电系统对于缓解能源危机、减少环境污染以及减小温室效应具有重要的意义。

目前硅片缺陷检测的主要方法包括：

(1)人工目视检测

人工目检方式由于不需要专用的夹具和测试设备，应用简便，所以很早就被运用于硅太阳能电池的缺陷检测。人工目检具有实施容易、成本低的优点，但却存在主观性强、判断标准不一、可重复性差、劳动强度大等诸多问题。此外，随着硅太阳能电池向高产量、低成本、零缺陷的方向发展，人工目检还需配备相应的光学设备，如放大镜等，且非常容易出现过判和漏判等问题，检测效率已经难以满足生产线的配套检测要求。

(2)电致发光检测

电致发光是在太阳能电池两端加上正向偏压时，便会产生微弱的正向电流，此时会大量产生非平衡载流子，然后扩散到PN结附近，受到电能的激发作用，原本处于基态的原子变成了不稳定的激发态，向外自发辐射，以光子的形式放出。采用相机采集图像，可根据缺陷处灰阶值的特征来判断有无隐裂，断栅等缺陷，由于电致发光是一种接触式测量，所以容易造成电池的破损。

(3)光致发光检测

光致发光是半导体材料受激发光现象。光致发光是半导体中的电子吸收外界光子后被激发，阶跃到激发态，处于激发态的电子不稳定，向较低的能级迁跃，以光辐射的形式释放能量的过程。由于电池缺陷区域与正常区域相比少子浓度存在差异，引起的光强度有差异，因此可以利用图像中的强度差异测量缺陷。

(4)自动光学检测

自动光学检测是一种典型的集光、机、电、气等为一体的高新检测技术，其核心技术为机器视觉技术。自动光学检测系统能够提高生产的柔性和自动化程度，在人工视觉难以满足要求的场合或在一些不适合人工作业的危险工作环境中，常用自动光学检测来替代人工检测，同时在大批量工业生产过程中，用自动光学检测方法可以大大提高生产效率和生产的自动化程度，而且自动光学检测易于实现信息集成，是实现计算机集成制造的基础技术之一。

自动光学检测能有效提高缺陷检测的效率和准确率，并能实时监控工艺流程的质量，以及通过统计过程控制及时提供反馈信息，从而不断地优化生产流程中的相关参数。因此，自动光学检测以自动化和智能化程度高、应用便捷、成本低等独有的优势，能极好地满足了硅太阳能电池缺陷检测的需求。

发明内容