測量PERC太陽電池局域接觸空洞的方法和裝置與流程

本發明涉及一種太陽電池的測試方法和測試設備，尤其涉及一種測量PERC太陽電池局域接觸空洞的方法和裝置，屬于太陽電池測試技術領域。

背景技術：

鈍化發射極和背面(Passivated Emitter Rear Cell, PERC)技術是晶硅太陽電池行業近年最具性價比的提高效率手段。PERC技術與常規電池生產線兼容性高，只需增加鈍化、激光、背部拋光等設備，用較低的產線改造投資，就能將單晶和多晶電池轉換效率分別提升1%和0.5%左右。

現有技術中，PERC太陽電池背面采用介質膜鈍化，并采用激光開膜或化學刻蝕開膜的方式形成局域接觸窗口。然后絲網印刷Al層，并經過高溫燒結形成局域鋁背場接觸。由于Al原子和Si原子的擴散系數不同，往往會在局域接觸的地方形成空洞。觀察接觸空洞的方法通常采用超聲波探傷設備進行探測，需要將硅片泡在水中測試。然而，超聲波探傷設備昂貴，大面積測試空洞較為耗時。

技術實現要素：

本發明針對現有技術中，PERC太陽電池局域接觸空洞的檢測過程繁瑣、耗時等技術問題，提供一種測量PERC太陽電池局域接觸空洞的方法和裝置，使測試過程操作簡單，測試速度快。

為此，本發明采用如下技術方案：

測量PERC太陽電池局域接觸空洞的方法，其特征在于，包含如下步驟：

S1：在計算機系統內設置各項參數；

S2：將PERC太陽電池吸附于吸附臺上，電池背面鋁層朝上；

S3：通過圖像掃描儀的掃描頭掃描刮開的區域；

S4：采用圖像處理方法計算接觸空洞區的長度和面積，計算出接觸空洞的比例，形成報告。

進一步地，在步驟S2和S3之間，還包括如下步驟：

S2-1：采用硅片尋變系統尋找硅片的四邊，開啟與吸塵裝置的吸塵頭相連的真空泵；

S2-2：在計算機控制下，使刮刀下壓，采用刮刀將PERC太陽電池背面的鋁層刮除，并通過吸塵頭吸走刮下來的鋁粉，裸露出局域接觸形貌；

進一步地，在步驟S1中，所述參數包括真空泵的負壓參數、刮刀下壓的距離和力度、刮刀和吸塵頭移動的運動行程、刮除鋁層的面積、掃描頭移動軌跡。

進一步地，在步驟S2-2中，所述機械刮除法去除鋁層，刮刀下壓對電池片的壓強范圍為1- 100 Pa，刮除速度為0.001-2 m/s。

進一步地，在步驟S2-2中，所述吸塵裝置安置于刮刀兩側，兩側的吸塵裝置同時工作，吸力范圍為10-1000 mbar，進風量為102 m³/h 到5000 m³/h。

進一步地，在步驟S3中，所述圖像掃描儀的精度為300 DPI – 4800 DPI。

進一步地，在步驟S4中，所述圖像處理方法包括識別圖像的明暗、對比度，自動識別局域接觸區、自動識別接觸空洞區，計算接觸空洞的比例。

本發明的另一方面，提供一種測量PERC太陽電池局域接觸空洞的裝置，包括：

吸附臺，吸附臺通過真空泵產生負壓從而吸附太陽電池；

設置于吸附臺上方的刮刀，刮刀的刮頭可在第一動力裝置的作用下下壓抵靠在太陽電池片的表面的鋁層上，刮頭同時可在第二動力裝置的作用下在水平方向往復移動；

固定設置于刮頭兩側的吸塵裝置，吸塵裝置的吸塵頭與真空泵連接，在刮頭工作過程中產生負壓將刮頭刮下來的碎屑吸走；以及，

圖像掃描儀和硅片尋邊系統，圖像掃描儀的掃描頭和硅片尋邊系統設置于吸附臺上方，并可在第三動力裝置的作用下在水平方向往復移動；

所述的第一動力裝置、第二動力裝置、第三動力裝置以及圖像掃描頭和硅片尋邊系統與一計算機連接；計算機輸出控制信號控制第一動力裝置、第二動力裝置、第三動力裝置以及圖像掃描頭和硅片尋邊系統的動作，同時接收圖像掃描頭和硅片尋邊系統輸入的信息，經圖像分析軟件處理后，輸出和顯示結果。

進一步地，所述刮頭下壓對電池片的壓強范圍為1- 100 Pa，刮頭水平方向移動的速度為0.001-2 m/s。

進一步地，所述吸塵頭安置于刮刀兩側，兩側的吸塵頭同時工作，吸力范圍為10-1000 mbar，進風量為102 m³/h 到5000 m³/h。

進一步地，所述圖像掃描儀的精度為300 DPI – 4800 DPI。

本發明具有如下有益效果：通過采用機械方法去除鋁層，漏出鋁層覆蓋住的局域接觸區域，采用圖像掃描方式攝取大面積范圍內的局域接觸形貌，由于局域接觸區域中的良好填充區和空洞區對光的反射能力不同，因此可以采用圖像處理方法(如對比度識別)技術接觸空洞區的長度和面積，進一步計算出接觸空洞的比例。本發明的測量方法，具有操作簡單，測試速度快的優點。

附圖說明

圖1為依據本發明的測量方法測量出的測試結果；

圖2為本發明的測量裝置的結構示意圖；

圖中，101為填充區；102為空洞區；1為真空泵；2為吸附臺；3為太陽電池；4為吸塵頭；5為刮刀；6為刮刀和吸塵頭的移動平臺；7為圖像掃描頭和硅片尋邊系統的移動平臺；8為圖像掃描頭和硅片尋邊系統；9為真空管道，10為計算機。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細描述，本發明中與現有技術相同的部分將參考現有技術。

實施例1

本發明提供的測量PERC太陽電池局域接觸空洞的方法，包含如下步驟：

S1：在計算機系統內設置各項參數，參數包括真空泵的負壓參數、刮刀下壓的距離和力度、刮刀和吸塵頭移動的運動行程、刮除鋁層的面積、掃描頭移動軌跡；

S2：將PERC太陽電池背面鋁層朝上，放置于吸附臺上，打開真空泵，將電池吸附在吸附臺上；

S2-1：采用硅片尋變系統尋找硅片的四邊，然后開啟與吸塵裝置的吸塵頭相連的真空泵；

S2-2：在計算機控制下，使刮刀下壓，采用刮刀將PERC太陽電池背面的鋁層刮除，并通過吸塵頭吸走刮下來的鋁粉，裸露出局域接觸形貌；通過計算內參數的設定，使刮刀下壓對電池片的壓強范圍控制在1- 100 Pa，刮除速度控制在0.001-2 m/s；兩側的吸塵裝置同時工作，吸塵頭的吸力范圍控制在10-1000 mbar，進風量控制在102 m³/h 到5000 m³/h。

S3：通過圖像掃描儀的掃描頭掃描刮開的區域，如圖1所示，圖1中，101為填充區，102為空洞區；圖像掃描儀的精度為300 DPI – 4800 DPI；

S4：采用圖像處理方法計算接觸空洞區的長度和面積，計算出接觸空洞的比例，形成報告。

實施例2

本發明提供的測量PERC太陽電池局域接觸空洞的方法，同時可以應用于分析已經去除背面鋁層的PERC太陽電池，具體步驟如下：

將已經去處鋁層的PERC太陽電池背面朝上，放置于PERC太陽電池空洞測試裝置的吸附臺上，打開真空泵，將電池吸附在吸附臺上。用計算機控制硅片尋變系統尋找硅片的四邊。用計算機控制圖像掃描頭的運動軌跡，拍下電池背面的圖像，如圖1所示，圖1中，101為填充區，102為空洞區。然后用計算機分析電池背面局域接觸區域的面積比例，并形成報告。

實施例3

如圖2所示，本發明提供的測量PERC太陽電池局域接觸空洞的裝置，包括：

吸附臺2，吸附臺2通過真空泵1產生負壓從而吸附太陽電池3，具體地，本發明中，太陽電池為PERC太陽電池，吸附后使PERC太陽電池背面鋁層朝上；

設置于吸附臺2上方的刮刀5，刮刀5的刮頭可在第一動力裝置的作用下下壓抵靠在太陽電池片3的表面的鋁層上，刮頭5同時可在第二動力裝置的作用下在水平方向往復移動，從而對太陽電池的濾層施壓，刮除鋁層；

固定設置于刮頭兩側的吸塵裝置，吸塵裝置的吸塵頭4與真空泵1連接，在刮頭工作過程中產生負壓將刮頭刮下來的碎屑吸走；以及，

圖像掃描儀和硅片尋邊系統8，圖像掃描儀的掃描頭和硅片尋邊系統設置于吸附臺上方，并可在第三動力裝置的作用下在水平方向往復移動，其中，所述硅片尋邊系統在刮刀開始工作之前進行對硅片進行掃描和尋找硅片的四邊，對硅片進行定位；

為了方便分別刮刀和吸塵頭，以及，圖像掃描頭和硅片尋邊系統進行移動，將刮刀和吸塵頭設置于刮刀和吸塵頭的移動平臺6上，將圖像掃描頭和硅片尋邊系統設置于圖像掃描頭和硅片尋邊系統的移動平臺7上，方便對其分別進行移動。

真空泵1通過真空管道9分別與吸附臺2和吸塵頭4連通，為其提供負壓，分別產生吸附和吸塵的效果。

所述的第一動力裝置、第二動力裝置、第三動力裝置以及圖像掃描頭和硅片尋邊系統與一計算機10連接；計算機輸出控制信號控制第一動力裝置、第二動力裝置、第三動力裝置以及圖像掃描頭和硅片尋邊系統的動作，同時接收圖像掃描頭和硅片尋邊系統輸入的信息，經圖像分析軟件處理后，輸出和顯示結果。第一動力裝置、第二動力裝置、第三動力裝置可以采用現有技術中的動力裝置，如氣缸、伺服電機等。

本發明中，通過在計算機系統內設置控制參數，使刮頭下壓對電池片的壓強范圍為1- 100 Pa，刮頭水平方向移動的速度為0.001-2 m/s；本實施例中，吸塵頭安置于刮刀兩側，且兩側的吸塵頭同時工作，吸塵頭的吸力范圍為10-1000 mbar，進風量為102 m³/h 到5000 m³/h；圖像掃描儀的精度為300 DPI – 4800 DPI。

本實施例提供的測量PERC太陽電池局域接觸空洞的裝置，也可用于分析已經去除背面鋁層的PERC太陽電池，在此種應用場景下的工作過程如實施例2所描述，在此不贅述。