摘要:硅太阳能电池生产过程中的检测是一个重要的环节,针对硅太阳能电池片的特点,提出了一种基于视觉检测的硅太阳能电池检测方法。通过拟合直线和圆进行外形尺寸的测量,并在此基础上通过计算边缘点到拟合直线或圆弧的距离进行外形破损检测。针对丝印后电池表面纹理结构比较复杂的特点,采用多模板匹配并结合差影的方法进行丝印缺陷检测。实验结果表明:提出的方法具有稳定、可靠和精度高等特点,达到了快速、有效地实现硅太阳能电池缺陷检测的目的。 

       关键词:光伏产业;硅太阳能电池;丝印;栅线;缺陷检测

       近年来,太阳能作为一种清洁能源得到了飞速发展,作为太阳能发电的主要载体,硅太阳能电池的产量迅速增长。太阳能电池的生产需要相当多的工序,而检测又是其中必不可少的一道工序。

       随着全球太阳光伏产业的快速成长,对太阳能电池的质量检测也提出了更高的要求,其质量检测可分为电性能测试与表面质量检测。目前,绝大多数的太阳能电池生产厂家还是采用人工的方式进行表面质量检测,依赖作业人员的视觉判断,因此也带来了许多检测问题,同时产品质量很难得到保证。此外,人工检测时间短对缺陷判定上易落入主观看法而无法建立标准。其次,硅太阳能电池易粹,更适合采用非接触检测。与传统的人工检测相比,自动视觉检测具有以下特点:1)能够自动控制生产和检测过程；2)速度快、效率高;3)在整个检测过程中能够始终如一的工作,不会发生像人工检测那样由于疲劳等引起的人为误差,检测精度高;4)具有非接触的特点。因此,为了提高产品的质量和生产效率,采用自动视觉检测代替人工本检测具有重要的实用价值。

       文中研究以视觉检测技术來实现太阳电池的表面质量检测,以解决人工检测的不足。

       本文首先介绍了太阳能电池硅片的结构,并分析了其表面缺陷的种类。其次,根据缺陷的特点提出了基于自动视觉检测的方法,最后通过实验对上述方法进行了验证。

       1 硅太阳能电池片结构及其表面缺陷分类 

       目前,常用的太阳能电池硅片尺寸有两种,其尺寸规格分别是:125mm×125mm,156mm×156mm。前者的外形由4条直线边和4段圆弧组成,后者由4条直线边和4个很小的倒角组成,如图1所示。正面是两条电极(负极)和栅线,背面是两条电极(正极)。

       1.2 硅太阳能电池表面缺陷分类 

       在对电池片进行处理的过程中,很容易导致其断栅、缺角、色差、脏污、水纹、破碎、裂痕等缺陷,若这些缺陷不能即时快速地被发现,将会影响到太阳能电池组件的质量。根据硅太阳能电池片的特点,其表面检测可以分为以下3项:1)尺寸测量;2)外形破损检测;3)丝印线路缺陷检测。在尺寸测量中,采用亚像素边检测、直线拟合、圆拟合和最小平方误差法来检测电池边缘,采用边缘点到拟合直线或圆的距离来判定边缘破损缺陷。

       常见的边缘破损缺陷有:缺角、边缘缺口、边缘锯齿。常见的丝印线路缺陷有:断栅、栅线变厚、变薄、孔洞、凹(凸)微粒、表面脏污、表面裂纹等。几种常见的硅太阳能电池片表面缺陷如图2所示。