一种线扫描探测器检测太阳能电池片缺陷的系统技术方案

本发明专利技术属于检测系统技术领域，具体的说，涉及一种线扫描探测器检测太阳能电池片缺陷的系统，应用于太阳能电池片的PL缺陷检测，其包括照明系统和成像系统，所述照明系统为线性光源，所述成像系统包括线扫描探测器以及与之匹配的成像镜头，本发明专利技术采用线性光源和线扫描探测器，大大提高了光源的功率密度，从而提高了检测速度，而且线扫描探测器可以在太阳能电池片移动的时候取像，减少了太阳能电池片移动机构加速、减速和静止的时间，不仅提高了速度，还简化了系统整体设计。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于检测系统
，具体的说，涉及一种线扫描探测器检测太阳能电池片缺陷的系统，应用于太阳能电池片的PL缺陷检测。
技术介绍
由于光伏产业在清洁能源中扮演着越来越重要的角色，太阳能电池的制造商正在花大力提高生产效率，在增大产能的同时降低生产成本。这样，在生产过程中的检测系统就变得至关重要。太阳能电池的原始电池片在生产过程中就存在黑芯，裂纹等问题，由于它非常脆弱，在生产过程中，很容易造成肉眼无法察觉的破损，所以尽早发现不合格的电池片， 避免它流入下一道工艺，不仅可以减少浪费，还可以尽早发现工艺中存在的问题。检测系统的基本性能由两个关键指标衡量检测速度和检测灵敏度，随着生产技术的进步，制造速度不断加快，对产品质量要求的提高，需检测的缺陷越来越小，因此对检测系统的速度和灵敏度的要求也在不断提高。现在使用的PL检测系统，是根据光致发光原理，采集太阳能电池片荧光信号并用 CCD成像，通过图像分析来检测太阳能电池的裂纹、黑芯、污染等缺陷，判断电池片的质量。 由于太阳能电池片荧光的波长在近红外波段，而硅CXD在此波段的转换效率很低，如要提高检测速度，必须使用InGaAs相机，而InGaAs材料非常昂贵，为了提高检测灵敏度，不可避免要增加像素数量，从而增加感光材料面积，使成本越来越高；另一种提高检测速度的方法是增加激光的强度，而高功率激光的电源和冷却系统非常庞大复杂，它的勻光系统成本也非常高。总之，迫切需要一种效率高，速度快的检测设备用于太阳能电池生产线的高分辨率检测。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术中的缺点，提供了一种线扫描探测器检测太阳能电池片缺陷的系统，使用线扫描探测器可以将激光光斑聚焦在一条很窄的线上，大大提高了功率密度，从而提高了检测速度。为了解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的一种线扫描探测器检测太阳能电池片缺陷的系统，包括照明系统和成像系统，所述照明系统为线性光源，所述成像系统包括线扫描探测器以及与之匹配的成像镜头。进--步，所述扫描探测器为线性hGaAs探测器。进--步，还包括太阳能电池片移动机构和对应的编码器。进--步，所述线性光源为线性激光。进--步，所述线性激光为线性水平叠阵激光器。进--步，所述线性激光为线性半导体激光器。进--步，所述照明系统为线性近红外LED光源。进--步，所述照明系统为线性LED光源，所述线扫描探测器为线性硅探测器。进一步，所述成像镜头前设有滤光片。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是本专利技术采用线性光源和线扫描探测器，大大提高了光源的功率密度，从而提高了检测速度，而且线扫描探测器可以在太阳能电池片移动的时候取像，减少了太阳能电池片移动机构加速、减速和静止的时间，不仅提高了速度，还简化了系统整体设计。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1是本专利技术的光学系统示意图；图2是现有的垂直叠阵激光器示意图；图3是本专利技术的水平叠阵激光器示意图；图4是具有不同检测功能的光学模块组合系统示意图。具体实施例方式本专利技术所述线扫描探测器检测太阳能电池片缺陷的系统，包括上料区，用于将太阳能电池片放置在太阳能电池片输送装置上；曝光区，设有位于太阳能电池片上方的检测成像系统；分拣区，用于将不同质量的太阳能电池片放到对应的收料盒中。曝光区包括照明系统和成像系统，采用光致荧光原理对太阳能电池片实行曝光、 成像，所述照明系统为线性光源，所述成像系统包括线性InGaAs探测器1以及与之匹配的成像镜头。如图1所示，线性光源为线性半导体激光器2，通过光学整形成一条细光斑，投射到太阳能电池片3表面，成像镜头将太阳能电池片3表面的像聚焦于线性InGaAs探测器1 上，成像镜头前设有滤光片(图中未示出)，当太阳能电池片3表面和成像系统产生相对运动时，线性InGaAs探测器1就可获得太阳能电池片3表面的图像。单个激光器的功率一般在50W左右，图2为现有的为获得高功率激光而使用的垂直叠阵激光器4，垂直叠阵激光器4在垂直方向叠加，再配上勻光系统，可以得到均勻的方形光斑，适合于面阵探测器。为了能使用线扫描探测器，必须改变上述结构，使激光器在水平方向叠加，如图3所示，线性水平叠阵激光器5由于在水平方向上每个激光发光点的间距相等，即使没有勻光系统，激光在水平方向也有很好的均勻性，通过线扫描探测器本身的校准功能，可以把光斑的非均勻性去掉。线性InGaAs探测器1的感光材料远少于面阵探测器，即使是高分辨率的线性 InGaAs探测器1的感光材料仍然远少于面阵探测器，所以其成本低廉，使用线扫描探测器可以将激光光斑聚焦在一条很窄的线上，大大提高了功率密度，从而提高了检测速度。另外面阵探测器需要在太阳能电池片3静止的时候取像。而线扫描探测器可以在太阳能电池片 3移动的时候取像，减少了太阳能电池片移动机构加速，减速和静止的时间，不仅提高了速度，还简化了系统整体设计。使用线扫描成像时，如果太阳能电池片3移动速度不均，相同的结构(比如栅线) 在线扫描探测器上所成的像会大小不一。为解决这个问题，需要在太阳能电池片移动机构上加编码器，太阳能电池片3每移动一定距离，编码器发一个脉冲，触发线扫描探测器扫描一条线，这样每条扫描线所对应的太阳能电池片3上宽度是一定的，和太阳能电池片移动机构的速度无关。使用线扫描探测器还有一个缺点就是当太阳能电池片3上的栅线宽度或栅线间隔不是探测器像素的整数倍时，栅线边缘所成的像会比较模糊，而随着太阳能电池片3的移动，当上面的栅线宽度或栅线间隔是探测器像素的整数倍时，栅线边缘所成的像会非常清晰。为解决这个问题，专门研究了算法来计算太阳能电池片3上相同结构的周期和探测器像素的对应关系。通过在编码器中增加或减少一个脉冲，使太阳能电池片3上相同结构的周期和线扫描探测器像素最大限度的成整数倍关系，这样整张图片的清晰度就可以保持一致。太阳能电池片3 —般是水平运动通过检测装置，探测器垂直放置取象时像差最小，如果使用面阵探测器，激光也必须接近垂直方向入射，这样所成的方型光斑形变最小， 且强度分布最均勻，此时激光的主反射面，也就是垂直方向，散射的激光强度最强，为防止散射的激光进入探测器，干扰荧光信号的读取，必须要在探测器前加多个滤光片，滤光片的作用是滤掉散射进入探测器的激光，并透过激发产生的荧光，而滤光片的增加必然降低了荧光信号的读取。而线扫描探测器同样放置在垂直位置，但线性激光却可以大角度入射，此时垂直方向激光的散射强度较弱，可以减少激光滤光片而增加荧光强度。尽管线扫描探测器可以取得很高的灵敏度，如果需要检测异常微小的缺陷时，还可以降低太阳能电池片3的移动速度，这样就增大了图像在太阳能电池片3移动方向的分辨率，近一步提高检测灵敏度。进一步，本专利技术的线性探测器和线性激光器可以做成一个模块，对此模块稍加改动就可以扩展到其它的一些检测功能。图4显示了一个具有不同检测模块的系统，线性 InGaAs探测器1和线性半导体激光器2组成光致荧光检测模块，将模块中线性半导体激光器2换成线性近红外LED光源6，并放到太阳能电池片3背面照射，就是一个太阳能电池片 3内部微裂纹检测模块。将模块中线性半导体激光器2换成线性LED光源7，线性InGaAs 探测器换1成线性硅探测器8，就是一个太阳能电池片3的外本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种线扫描探测器检测太阳能电池片缺陷的系统，包括照明系统和成像系统，其特征在于：所述照明系统为线性光源，所述成像系统包括线扫描探测器以及与之匹配的成像镜头。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨广，严征，
申请(专利权)人：三i系统公司，
类型：发明
国别省市：GB