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机器视觉红外技术在太阳能硅片隐裂检测中的应用
发表时间:2023-04-25  点击:606

随着太阳能光伏行业近几年的飞速发展,太阳能已成为继水能、风能之后第三大可更新能源。因其绿色、环保、清洁以及可持续发展性吸引了众多企业涉足太阳能光伏产业,新能源工业加速调整,企业并购重组加剧,其中绝大多数是太阳能电池板制造企业。如何在竞争中求发展,就企业而言需要不断提高生产工艺水平,生产高质量的太阳能光伏产品是尤为重要。
  隐裂是存在于太阳能电池中较大的隐患,并且隐裂无法修复,终将变成碎片造成损失,甚至对其他合格硅片形成威胁。目前行业中对于硅片隐裂的检测尚无成熟的技术。通过红外光在硅片检测的反复试验,机器视觉公司创视新科技通过红外线在硅分子上的全反射并加棱镜进行聚焦的检测方式来对太阳能电池以及硅片隐裂进行检测分选。
  一、硅片隐裂的形成和危害
  晶体硅常温下化学性质稳定,一旦达到高温性质变得活泼,是一种重要的半导体材料,也是生产太阳能电池片的主要原材料。但是晶体硅质地非常脆且易碎。而太阳能电池片的生产工艺复杂,且现行太阳能电池所用的硅片厚度通常在180um左右,非常薄。在复杂的生产过程以及各工序间的互相传送中,接触碰撞过程极易破碎和产生隐裂。
  碎片用肉眼清晰可见,可及时挑选出来不会流入下一个工序造成更大的浪费。但是如果是隐裂,通过肉眼很难辨别,一旦流入下一个工序进行生产,浪费便更大。甚至有隐裂的硅片在生产传输中产生碰撞颠簸极易变成碎片,而碎片的存在会对其他合格硅片构成威胁,要么咯片,要么粘附在其他硅片上影响印刷效果。无论那种情况较终生产出来的电池都是废品。如果碎片进入到硅片盒,那么紧挨碎片的两片电池片都将收到影响。由此可见隐裂的硅片危害相当大。较终可能导致人工、机器设备等资源的大量浪费,产生产品质量隐患风险。所以越早的发现隐裂硅片原材料的浪费就越少,电池制作成本就越低,企业才相对更有竞争力。
  二、红外线的特性及硅片隐裂检测原理
  红外线是波长范围介于0.78-100um之间的电磁波,不为人眼所见,其较重要的物理特性是热作用强,穿透能力强,正因为红外的这种特殊特性才使之应用极其广泛,可用于安防监控领域、汽车夜视系统、健康器械行业、家庭电子行业、通讯领域,且在各领域的技术已经相当成熟,甚至在新兴的3D技术中红外线也占有一席之地。红外线的用途如此之广泛,根据理论推测,在太阳能光伏行业中用于对硅片隐裂的检测技术中红外线仍可一展身手。
  硅片行业中的硅片检测技术中的光纤不能被硅材料吸收同时不能穿透硅材料,该技术利用的是红外在硅分子上的全反射。本技术正是利用红外光的这种特性,介于穿透硅片的临界波长的光源对硅片进行照射,从硅片侧面平行射入硅片,由于硅材料的特殊晶键结构,会使得光纤在每个完整的晶键之间进行全反射,表面上看去就是光被硅片吸收了。但是如果硅片上有隐裂,那么这个位置的晶键是断裂的,光纤就会从这个晶键断裂的位置透射出来被上方相机捕捉到,启动紧急信号器启动紧急信号,设备自动停止。
  三、红外检测在硅片隐裂检测中的应用
  目前在硅片隐裂检测中尚无其他成熟关技术,红外检测技术在隐裂检测中的应用为解决太阳能光伏企业长期困扰的难题提供了很好的解决方案。
  整套技术采用红外发射装置发射激光,发射装置安装在传输硅片设备的侧面,因为太阳能电池片各环节的生产设备对硅片的传输均是连续的,所以两侧各需一个红外发射装置即可做到一体且准确的检测,不会有漏检。发射装置后安装棱镜对发射的光束进行聚焦。聚焦后的红外线平行摄入硅片侧面,从而实现对断裂处的检测。每个工序都可安装具有此功能的装置,从较早的工序即开始进行硅片隐裂的检测,这样就很大程度上做到了减少材料的浪费。
  由于生产太阳能电池片的硅片极薄,只有180um,且光线是从硅片较薄的侧面射入,所以对红外发射装置、聚焦棱镜、硅片三者的对准要求非常高,相差几微米都不会达到检测的效果。
  机器视觉红外隐裂检测实现了硅片检测系统不能检测隐裂的难题,也为太阳能电池片分选机检测隐裂提供了解决方案。红外隐裂检测的应用,必将为整个光伏行业的分选检测技术发展提供动力,从而打破硅片隐裂检测技术空白的局面。