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短波紅外相機在光伏檢測中的應(yīng)用

發(fā)布時間： 2022-10-31　　點擊次數(shù)： 1389次

太陽能光伏電池（太陽能電池、光伏電池）是一種把太陽光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，目前光伏系統(tǒng)使用較多的是以硅為基底的硅光伏電池。而硅基光伏電池生產(chǎn)過程中的產(chǎn)品質(zhì)量問題檢測識別和控制，很大程度上影響著成品的性能。
短波紅外相機因其在工作響應(yīng)和檢測波段具有高靈敏度、高分辨率及高識別度的特點，因此非常適用于太陽能光伏電池的生產(chǎn)檢測，可以將硅材料和電池板中的缺陷快速準(zhǔn)確檢測出來，從而優(yōu)化太陽能電池的質(zhì)量控制和生產(chǎn)進程，提高產(chǎn)品質(zhì)量和性能。

太陽能生產(chǎn)工藝中，第一道成品就是硅錠。硅錠經(jīng)線鋸切割后形成太陽能硅片，而由于硅錠本身雜質(zhì)和氣泡等影響，會造成產(chǎn)品質(zhì)量較差，并影響設(shè)備壽命。
通過短波紅外相機對太陽能硅錠進行質(zhì)量檢測，可以提前避免以上狀況的發(fā)生，是非常有價值的機器視覺應(yīng)用。其原理是根據(jù)硅錠中碳元素含量或其他雜質(zhì)對短波紅外波段光的吸收率不同，通過短波紅外相對硅錠進行成像，從而挑選純度更高的硅錠，達到提升產(chǎn)品質(zhì)量的目的。硅錠在短波紅外相機下成像的效果如圖1所示：

圖1 短波紅外相機對硅錠成像的照片

這樣利用短波相機檢測出硅錠雜質(zhì)和孔洞，并通過各種工藝預(yù)處理，就可以提升硅錠品質(zhì)，從而對最終的硅片產(chǎn)品質(zhì)量進行提高。
而對于生產(chǎn)出的太陽能電池板，也可以使用短波紅外相機來進行檢測，其原理是通過電致發(fā)光（EL）成像來實現(xiàn)。
圖2 太陽能電池發(fā)射光譜（來源于網(wǎng)絡(luò)）

太陽能電池的電致發(fā)光是通過對太陽能電池加上正向偏置電壓，從而激發(fā)出光子。當(dāng)電子注入到太陽能電池后，與存在的空穴相結(jié)合，并把所產(chǎn)生的能量以光子的形式釋放出來，從而激發(fā)出短波紅外波段的光。利用短波紅外相機對太陽能電池板檢測主要就是因為電致發(fā)光成像可以提供重要的信息特征，如隱裂、斷柵、燒結(jié)、漏電等問題（有缺陷的地方，顯示出的圖像一般較暗），從而分析樣品缺陷。

圖3 太陽能電池檢測原理示意圖（來源于網(wǎng)絡(luò)）
通常的太陽能電池片都不可避免地會具有的一些缺陷，而這些缺陷往往是限制其光電轉(zhuǎn)換率和壽命的重要因素。
如圖4所示，所測太陽能電池板均為有缺陷或不良電池板，其信息可清晰地在圖像中呈現(xiàn)：

圖4 短波紅外相機對（缺陷/不良）電池板成像圖片
除了缺陷檢測，短波紅外相機還可以用來檢測光伏太陽能電池板的光電轉(zhuǎn)換效率。
立鼎光電可為太陽能光伏電池檢測系統(tǒng)提供高效率、高性價比的短波紅外相機，如LD-SW640171550-UC-G/CL相機：

其結(jié)構(gòu)緊湊、易于集成、靈敏度高、采用640×512的分辨率，非常適用于太陽能光伏電池的缺陷檢測和質(zhì)量檢查。除此之外，立鼎光電還有多款高性能短波紅外相機，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)檢測、高校和科學(xué)研究等領(lǐng)域。

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