有限的石油資源迫使全世界人們的觀念發(fā)生變化，這大大刺激了可再生能源行業(yè)的發(fā)展。因此，提高組件轉(zhuǎn)換效率和使用壽命是當今太陽能組件開發(fā)和制造所面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。
利用太陽的力量——可再生能源領(lǐng)域的誘人選擇。圖像處理元件對于制造商在競爭激烈的市場中優(yōu)化生產(chǎn)工藝具有決定性的作用。
有限的石油資源迫使全世界人們的觀念發(fā)生變化，這大大刺激了可再生能源行業(yè)的發(fā)展。因此，提高組件轉(zhuǎn)換效率和使用壽命是當今太陽能組件開發(fā)和制造所面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。
為了確保在長期使用期間保持穩(wěn)定和高效，太陽能組件現(xiàn)在和將來都必須達到最高的質(zhì)量標準。在這方面，工業(yè)圖像處理元件可發(fā)揮重要作用——不只是通過圖像處理控制裝配機械手。
千里之堤，潰于蟻穴
光伏組件制造商必須在從硅片進料到太陽能組件交貨的整個制造過程中，確保穩(wěn)定的高品質(zhì)。半導(dǎo)體材料內(nèi)部即使只有最微小的裂縫，也可能會在生產(chǎn)期間形成裂紋，從而導(dǎo)致昂貴的停機時間成本。
在運行期間，太陽能板需要承受劇烈的溫度變化以及其他極端環(huán)境因素。在這些條件的作用下，未探測到的微裂紋可能會很快導(dǎo)致電池片發(fā)生故障，造成組件轉(zhuǎn)換效率降低或使用壽命縮短。這足以促使那些身處此激烈競爭市場的制造商們尋求不僅能夠降低加工成本和縮短制造時間，而且也能提高組件質(zhì)量的解決方案。越來越多的事實表明，自動化光學檢測系統(tǒng)正是該應(yīng)用而不二選擇。整個制造過程均可使用工業(yè)相機、視覺傳感器等圖像處理元件，從而顯著降低了生產(chǎn)成本。
硅片是怎樣變成太陽能組件的
硅片由單晶或多晶半導(dǎo)體坯料制成，即通常所說的晶錠。首先，將晶錠切割成剃須刀片一樣薄的硅片，作為電子組件的基片。在硅片制成為具有導(dǎo)電性的太陽能電池片之后，再將數(shù)只電池片串焊在一起并與鋼化玻璃和薄膜進行層壓封裝，形成具有耐候性的電池模組。將電池模組裝框，就得到了可用于發(fā)電的太陽能組件。
硅片缺陷在生產(chǎn)期間的早期識別
硅片成為太陽能電池片需要經(jīng)過若干道生產(chǎn)工序。為了實現(xiàn)制造過程的成本最優(yōu)化，盡早發(fā)現(xiàn)存在缺陷的產(chǎn)品至關(guān)重要，以免進入下一道工序造成不必要的成本增加。檢查必須從硅錠開始。輪廓有缺陷嗎？邊緣有損壞嗎？硅片有染污嗎？光學圖像處理能夠回答這些問題。另外，精確的尺寸對于后續(xù)加工也很重要。
例如，可以使用VeriSens® XC系列視覺傳感器對邊緣進行長度檢驗。這些使用方便的傳感器可以在同一道檢查工序中確定各邊的夾角是否符合要求。為了獲得高精度的圖像估算，這些傳感器的分辨率高達200萬像素，并采用全集成閃光控制器和C-Mount接頭。
FEXLoc®專利技術(shù)確保了360°零件定位——這意味著現(xiàn)在可以通過對硅片在視覺傳感器內(nèi)的實際位置進行修正，來對那些沒有正確安裝在裝配線上的硅片進行監(jiān)控。
VeriSens® XC系列視覺傳感器和HXG或SXG系列相機等工業(yè)圖像處理元件能夠降低太陽能組件的制造成本。
檢查晶體結(jié)構(gòu)，確保長期穩(wěn)定工作
晶體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量對于組件轉(zhuǎn)換效率和使用壽命有著直接而重要的影響。因此，在制造過程中及時識別出存在缺陷的組件尤為重要。裂縫或結(jié)構(gòu)不規(guī)則可以采用電致和光致發(fā)光測量方法進行探測。當通電（電致發(fā)光）或用短波光線照射（光致發(fā)光）進行激發(fā)時，硅會發(fā)出接近紅外光譜的光。具有微裂縫或裂紋等缺陷的材料會發(fā)出較強的光，而如果電池片之間的接觸發(fā)生故障，則根本不發(fā)光。通過對圖像進行分析，能夠得出每塊硅片的完整性和效率。發(fā)射光的波長（900納米以上）不僅人眼不可見，而且對于所用的相機也是一個挑戰(zhàn)。相對于采用砷化銦鎵或深耗盡層傳感器的高成本低分辨率相機，特別進行了近紅外區(qū)（NIR）優(yōu)化的工業(yè)相機是一個具有良好性價比的替代方案。例如，堡盟HX系列相機進行了NIR光譜最優(yōu)化，對于900納米以上的波長，比以前采用的硅傳感器型號更加靈敏。400萬像素HXG40NIR的1:1縱橫比特別適合只用一幅圖像即可完成檢查的正方形電池片。
細察玻璃和鍍膜
除了太陽能電池片本身之外，玻璃和鍍膜也會顯著影響太陽能組件的轉(zhuǎn)換效率。鍍膜厚度、表面劃痕或異物，以及鋸痕——這些都是必須避免的缺陷。因此，需要安裝高分辨率相機來探測鍍膜結(jié)構(gòu)的最微小偏差。例如，堡盟SX系列800萬像素相機具有很低的讀數(shù)噪聲和很高的動態(tài)范圍，從而能夠提供高精度圖像。另外，借助于堡盟的動態(tài)TAP平衡技術(shù)，CCD傳感器四個區(qū)域的亮度差異實現(xiàn)了均衡。這樣獲得的穩(wěn)定、均勻圖像簡化了后續(xù)估算。相機采用12位而非8位模式，能夠分辨4096個灰度。憑借此精細分級，相機能夠分辨圖像中最細微的灰度變化并識別出微小缺陷。
最后的安裝工藝
在太陽能電池片能夠持續(xù)發(fā)電之前，必須先安裝到一個穩(wěn)定的鋁制框架內(nèi)。此項操作不僅要求精確對準，而且要求對框架進行精細的檢查。堡盟VeriSens® XC系列視覺傳感器再一次成為可靠的多合一解決方案?？蚣苌系你@孔和/或焊接點及其正確位置和布置可以進行監(jiān)控。另外，在使用堡盟視覺傳感器之前，不需要對整個圖像處理應(yīng)用程序進行編程設(shè)定。相關(guān)任務(wù)的參數(shù)可以使用附帶軟件在數(shù)分鐘內(nèi)獲得。
在大多數(shù)情況下，最后安裝之后需要對條形碼和序列號進行最后檢查，以確保太陽能組件的可追溯性。此時的驗證應(yīng)該盡量簡單。
VeriSens® ID-110是傳感器形式的緊湊型圖像處理系統(tǒng)，配備所有必需的硬件和軟件。除了讀取1維和2維碼之外，用戶不需要預(yù)先進行字體示教即可閱讀所有文本和數(shù)字（OCR），以及評估印刷質(zhì)量（OCV）——甚至是在使用點陣打印的情況下。
太陽能發(fā)電簡單易行，公眾接受性高，并且采購和實施成本不斷降低，這樣必定會使太陽能在未來能源結(jié)構(gòu)中的份額不斷增加。高性價比圖像處理元件對此具有決定性作用，因為長期能效的基礎(chǔ)即是太陽能電池片的使用壽命。
需要盡早識別具有顯微缺陷的產(chǎn)品，并在下一道生產(chǎn)工序之前將其取出。