TWI564577B - 具有缺陷之太陽能電池的檢出方法 - Google Patents
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Description
本發明是關於太陽能電池的檢驗,特別是有關於一種具有缺陷之太陽能電池的檢出方法。
目前全球太陽能光電市場的應用,是以矽晶太陽能電池為主流。矽晶太陽能電池用的晶片可根據製程區分為單晶矽太陽能晶片及多晶矽太陽能晶片。單晶矽太陽能晶片的製造是將純化後的矽砂在拉晶機中熔融,再抽拉成為晶棒;多晶矽太陽能晶片的製造則是將純化後的矽砂熔融在方向性長晶爐的坩堝中,再冷卻鑄成晶塊,前述晶棒與晶塊必須經過線鋸(wire saw)的切割,才能得到矽晶太陽能電池用的晶片。
在太陽能電池的生產過程中,最終產品需經過檢驗方能確保其品質。需檢測的缺陷項目,包括材料瑕疵(Material defect)、燒結(Sintering wave)、製程污染(Contamination)及線路斷路(Broken finger)等。前述該等缺陷會不同程度地影響太陽能電池的轉換效率(Conversion efficiency),因此普遍是利用外觀檢測的方式,將具有缺陷之太陽能電池檢測出來,並剔除之。
電致螢光(Electro-luminescence,EL)檢測是太陽能電池的外觀檢測的最佳方法之一,藉由分析電致螢光的光譜或影像,可以檢出太
陽能電池上之缺陷,從而判定太陽能電池的品質。
由於單晶矽太陽能晶片的製造方式為旋轉抽拉成晶棒,故以電致螢光檢測可知以單晶矽太陽能晶片製成之太陽能電池的缺陷多發生於其中間區域(稱之為黑心片)。另外,由於多晶矽太陽能晶片的製造方式為將矽砂熔融在方向性長晶爐的坩堝中(接觸坩堝內壁),故以電致螢光檢測可知以多晶矽太陽能晶片製成之太陽能電池的缺陷多發生於其邊緣區域(稱之為黑邊片)。
然而,在生產線末端加裝電致螢光檢測機台會有成本增加的問題,此外,還有由於多晶矽太陽能電池的背景雜訊過大,而無法藉由電致螢光檢測來檢出其線路斷路之缺陷的問題。
因此,有必要提供一種成本低廉且適用於單晶矽及多晶矽檢測的具有缺陷之太陽能電池的檢出方法,以解決上述之問題。
有鑑於此,本發明目的在於提供一種具有缺陷之太陽能電池的檢出方法,其是藉由計算出每一太陽能電池中經常發生缺陷之區塊與另一區塊的電性數據之相關性並設定適當範圍,來判斷複數個太陽能電池的其中之一是否為一具有缺陷之太陽能電池。本發明能適用於單晶矽太陽能電池及多晶矽太陽能電池的缺陷檢驗。
為達成上述目的,本發明提供一種具有缺陷之太陽能電池的檢出方法,其包含以下步驟:提供複數個太陽能電池,在每一太陽能電池上定義一第一區域及一第二區域,該第二區域為經常發生缺陷之區塊;
分別對該等太陽能電池的該第一區域及該第二區域進行電性測量,而相應地得到複數個第一數值及複數個第二數值;以該等第一數值及該等第二數值分別作為X座標及Y座標,而藉由一計算機建立一迴歸分析的趨勢線,該迴歸分析的趨勢線呈現正相關,其包含線性正相關或非線性正相關;藉由該計算機計算該迴歸分析的趨勢線的標準差,再以該迴歸分析的趨勢線的預定倍數標準差建立該迴歸分析的趨勢線的管制範圍之上下界線;以及判斷各太陽能電池的第一數值與第二數值所組成的座標值是否超出該管制範圍之上下界線,若超出,則為具有缺陷之太陽能電池。
在本發明的一實施例中,該檢出方法更包括以下步驟:若存在具有缺陷之太陽能電池,移除該具有缺陷之太陽能電池的第一數值及第二數值,並由該計算機重新計算以更新該迴歸分析的趨勢線;提供另一太陽能電池,對該太陽能電池的第一區域及第二區域進行電性測量,而相應地得到一第一數值及一第二數值;將該第一數值作為X座標代入更新後的該迴歸分析的趨勢線之方程式中,得到一Y座標的理論值;以及將對該太陽能電池的該第二區域進行電性測量而得到的該第二數值(亦即實際值)除以該Y座標的理論值,得到一比值,該比值若落在一預定範圍外,則判定為具有缺陷之太陽能電池。
在本發明的一實施例中,該預定範圍為0.5至1.5。
在本發明的一實施例中,該預定範圍為0.8至1.2。
在本發明的一實施例中,該等太陽能電池之數量減掉該具有缺陷之太陽能電池之後,剩下的數量為至少三片。
在本發明的一實施例中,該等太陽能電池之數量為至少三十片。
在本發明的一實施例中,該第一區域為全區域。
在本發明的一實施例中,該第一區域為不會發生缺陷之區塊。
在本發明的一實施例中,該預定倍數標準差為正負二倍標準差。
在本發明的一實施例中,該預定倍數標準差為正負三倍標準差。
在本發明的一實施例中,該等太陽能電池是單晶矽太陽能電池。
在本發明的一實施例中,該第二區域是該單晶矽太陽能電池的中間區域,且該中間區域是一圓形。
在本發明的一實施例中,該中間區域所佔之面積是該單晶矽太陽能電池全區域的50%。
在本發明的一實施例中,該中間區域所佔之面積是該單晶矽太陽能電池全區域的20%。
在本發明的一實施例中,該等太陽能電池是多晶矽太陽能電池。
在本發明的一實施例中,該第二區域是該多晶矽太陽能電池
的邊緣區域,該邊緣區域圍繞該多晶矽太陽能電池的中間區域。
在本發明的一實施例中,該邊緣區域為該多晶矽太陽能電池之邊緣向內縮40%之區域。
在本發明的一實施例中,該邊緣區域為該多晶矽太陽能電池之邊緣向內縮15%之區域。
在本發明的一實施例中,該電性測量是藉由對該第一區域及該第二區域照射光源所量測之電性的數據。
在本發明的一實施例中,該第一區域及該第二區域是以相同光強度的光源來進行該電性測量。
在本發明的一實施例中,該第一區域及該第二區域是以不同光強度的光源來進行該電性測量。
在本發明的一實施例中,該第一區域及該第二區域是以相同波長的光源來進行該電性測量。
在本發明的一實施例中,該第一區域及該第二區域是以不同波長的光源來進行該電性測量。
在本發明的一實施例中,該電性包括短路電流、開路電壓、填充因子、串聯電阻或能量轉換效率。
相較於先前技術,本發明是提供一種新的具有缺陷之太陽能電池的檢出方法,其是藉由計算出每一太陽能電池中經常發生缺陷之區塊與另一區塊(亦即,全區域或不會發生缺陷之區塊)的電性數據之相關性並設定適當範圍,來判斷複數個太陽能電池的其中之一是否為一具有缺陷之太陽能電池。由於本發明不需額外增加設備,只需以原有的電性量測設
備分析該等太陽能電池的不同區域,並透過計算其相關性來判斷該太陽能電池是否為一具有缺陷之太陽能電池,因此分析成本低廉。此外,本發明還能夠適用於單晶矽太陽能電池或多晶矽太陽能電池的檢驗。
1‧‧‧單晶矽太陽能電池
1a‧‧‧中間區域
1b‧‧‧剩餘區域
2‧‧‧多晶矽太陽能電池
2a‧‧‧邊緣區域
2b‧‧‧中間區域
S11~S19‧‧‧步驟
第1圖係本發明實施例中具有缺陷之太陽能電池的檢出方法之第一階段的步驟流程圖。
第2圖係本發明實施例中具有缺陷之太陽能電池的檢出方法之第二階段的步驟流程圖。
第3圖係本發明實施例中單晶矽太陽能電池及多晶矽太陽能電池中經常發生缺陷之區塊的示意圖。
為詳細說明本發明之技術內容、構造特徵、所達成目的及功效,以下茲舉例並配合圖式詳予說明。
請參閱第1圖,其是本發明實施例中具有缺陷之太陽能電池的檢出方法之第一階段的步驟流程圖,該檢出方法包括下列步驟(步驟S11-S15):在步驟S11中,提供複數個太陽能電池,所提供之該等太陽能電池的數量較佳為至少三十片。在每一太陽能電池上定義一第一區域及一第二區域,該第二區域為經常發生缺陷之區塊。在本實施例中,每一太陽能電池上所定義的第一區域(或第二區域)皆是相同位置。該第一區域可以為每一太陽能電池的全區域,或可以為每一太陽能電池中不會發生缺
陷之區塊。該等太陽能電池可以是單晶矽太陽能電池或多晶矽太陽能電池,但所提供之該等太陽能電池須為同類型的太陽能電池。當該等太陽能電池為單晶矽太陽能電池1時(請參照第3-(A)圖),該第二區域是該單晶矽太陽能電池1的中間區域1a,且該中間區域1a為一圓形,該中間區域1a所佔的面積是該單晶矽太陽能電池1全區域的20%至50%,但本發明不受限於此;該第一區域可以是剩餘區域1b或該單晶矽太陽能電池1的全區域(亦即,1a+1b)。當該等太陽能電池為多晶矽太陽能電池2時(請參照第3-(B)圖),該第二區域是該多晶矽太陽能電池2的邊緣區域2a,該邊緣區域2a圍繞該多晶矽太陽能電池2的中間區域2b,該邊緣區域2a是該多晶矽太陽能電池2之邊緣向內縮15%至40%之區域,但本發明不受限於此;該第一區域可以是中間區域2b或該多晶矽太陽能電池2的全區域(亦即,2a+2b)。
在步驟S12中,分別對該等太陽能電池的該第一區域及該第二區域進行電性測量,而相應地得到複數個第一數值及複數個第二數值。該電性測量是藉由對該第一區域及該第二區域照射光源(例如為一可見光源)所量測之電性的數據,該電性包括短路電流(Short-circuit current)、開路電壓(Open-circuit voltage)、填充因子(Fill factor,FF)、串聯電阻(Series resistance)或能量轉換效率(Power conversion efficiency,PCE)等,但本發明不受限於此。該第一區域及該第二區域可以依所需而以相同或不相同的光強度(Light intensity)的光源來進行該電性測量。另外,該第一區域及該第二區域亦可以依所需而以相同或不相同的波長的光源來進行該電性測量。
在步驟S13中,以該等第一數值及該等第二數值分別作為X
座標及Y座標的值,而藉由一計算機建立一迴歸分析的趨勢線,該迴歸分析的趨勢線呈現正相關,其可由一方程式表示,由於第一區域與第二區域的電性通常為線性正相關,因此該迴歸分析的趨勢線應可由一線性方程式(Y=aX+b)表示。
在步驟S14中,藉由該計算機計算該迴歸分析的趨勢線的標準差,再以該迴歸分析的趨勢線的預定倍數標準差建立該迴歸分析的趨勢線的管制範圍之上下界線。該預定倍數標準差可為正負二倍標準差,較佳為正負三倍標準差,但本發明不受限於此。
在步驟S15中,判斷該等太陽能電池的其中之一的第一區域與第二區域所測得的第一數值與第二數值所組成的座標值是否超出該管制範圍之上下界線,若超出,則為具有缺陷之太陽能電池。
上述具有缺陷之太陽能電池的檢出方法之步驟S11-S15可適用於太陽能電池的批次檢驗。如需對太陽能電池做連續式的檢驗,可以步驟S11-S15作為基礎而後進行下述步驟(步驟S16-S19,請參閱第2圖):
在步驟S16中,若存在具有缺陷之太陽能電池,移除該具有缺陷之太陽能電池的第一數值及第二數值,並由該計算機重新計算以更新該迴歸分析的趨勢線,亦即更新表示該迴歸分析的趨勢線的線性方程式。
在步驟S17中,提供一待檢太陽能電池,對該待檢太陽能電池的第一區域及第二區域進行電性測量,而相應地得到一第一數值及一第二數值。
在步驟S18中,將該待檢太陽能電池的該第一數值作為X座標代入更新後的該迴歸分析的趨勢線之線性方程式中,得到一Y座標的理論
值。
在步驟S19中,將該待檢太陽能電池的第二區域進行電性測量所得的第二數值(亦即實際值)除以該Y座標的理論值,得到一比值,該比值若落在一預定範圍外,則判定為具有缺陷的太陽能電池。於本實施例中,該預定範圍較佳例如為0.5至1.5,更佳而言,為0.8至1.2。
在本發明的一較佳實施例中,對於太陽能電池的檢驗而言,先進行習知的太陽能電池之全區域(亦即第一區域)電性測量的篩分,再對篩分後的太陽能電池中的經常發生缺陷之區塊(亦即第二區域)進行電性測量,接續進行上述步驟S13-S15(或S13-S19),而完成本發明的具有缺陷之太陽能電池的檢出方法。
如上所述,本發明具有缺陷之太陽能電池的檢出方法是提供一種新的檢出方法,其是藉由計算出每一太陽能電池中經常發生缺陷之區塊與另一區塊(亦即,全區域或不會發生缺陷之區塊)的電性數據之相關性並設定適當範圍,來判斷複數個太陽能電池的其中之一是否為一具有缺陷之太陽能電池。由於本發明不需額外增加設備,只需以原有的電性量測設備分析該等太陽能電池的不同區域,並透過計算其相關性來判斷該太陽能電池是否為一具有缺陷之太陽能電池,因此分析成本低廉。除此之外,本發明還能夠適用於單晶矽太陽能電池或多晶矽太陽能電池的檢驗。
雖然本發明已用較佳實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,本發明所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作各種之更動與潤飾,因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
S11~S15‧‧‧步驟
Claims (24)
- 一種具有缺陷之太陽能電池的檢出方法,其包含以下步驟:提供複數個太陽能電池,在每一太陽能電池上定義一第一區域及一第二區域,該第二區域為經常發生缺陷之區塊;分別對該等太陽能電池的該第一區域及該第二區域進行電性測量,而相應地得到複數個第一數值及複數個第二數值;以該等第一數值及該等第二數值分別作為X座標及Y座標,而藉由一計算機建立一迴歸分析的趨勢線,該迴歸分析的趨勢線呈現正相關;藉由該計算機計算該迴歸分析的趨勢線的標準差,再以該迴歸分析的趨勢線的預定倍數標準差建立該迴歸分析的趨勢線的管制範圍之上下界線;以及判斷各太陽能電池的第一數值與第二數值所組成的座標值是否超出該管制範圍之上下界線,若超出,則為具有缺陷之太陽能電池。
- 如申請專利範圍第1項所述之具有缺陷之太陽能電池的檢出方法,該檢出方法更包括以下步驟:若存在具有缺陷之太陽能電池,移除該具有缺陷之太陽能電池的第一數值及第二數值,並由該計算機重新計算以更新該迴歸分析的趨勢線;提供另一太陽能電池,對該太陽能電池的第一區域及第二區域進行電性測量,而相應地得到一第一數值及一第二數值;將該第一數值作為X座標代入更新後的該迴歸分析的趨勢線之方程式中,得到一Y座標的理論值;以及將對該太陽能電池的該第二區域進行電性測量而得到的該第二數值除以該Y座標的理論值,得到一比值,該比值若落在一預定範圍外,則判定為具有缺陷之太陽能電池。
- 如申請專利範圍第2項所述之具有缺陷之太陽能電池的檢出方法,該預定範圍為0.5至1.5。
- 如申請專利範圍第2項所述之具有缺陷之太陽能電池的檢出方法,該預定範圍為0.8至1.2。
- 如申請專利範圍第1項所述之具有缺陷之太陽能電池的檢出方法,該等太陽能電池之數量減掉該具有缺陷之太陽能電池之後,剩下的數量為至少三片。
- 如申請專利範圍第1項所述之具有缺陷之太陽能電池的檢出方法,該等太陽能電池之數量為至少三十片。
- 如申請專利範圍第1項所述之具有缺陷之太陽能電池的檢出方法,該第一區域為全區域。
- 如申請專利範圍第1項所述之具有缺陷之太陽能電池的檢出方法,該第一區域為不會發生缺陷之區塊。
- 如申請專利範圍第1項所述之具有缺陷之太陽能電池的檢出方法,該預定倍數標準差為正負二倍標準差。
- 如申請專利範圍第1項所述之具有缺陷之太陽能電池的檢出方法,該預定倍數標準差為正負三倍標準差。
- 如申請專利範圍第1項所述之具有缺陷之太陽能電池的檢出方法,該等太陽能電池是單晶矽太陽能電池。
- 如申請專利範圍第11項所述之具有缺陷之太陽能電池的檢出方法,該第二區域是該單晶矽太陽能電池的中間區域,且該中間區域為一圓形。
- 如申請專利範圍第12項所述之具有缺陷之太陽能電池的檢出方法,該中間區域所佔之面積是該單晶矽太陽能電池全區域的50%。
- 如申請專利範圍第12項所述之具有缺陷之太陽能電池的檢出方法,該中 間區域所佔之面積是該單晶矽太陽能電池全區域的20%。
- 如申請專利範圍第1項所述之具有缺陷之太陽能電池的檢出方法,該等太陽能電池是多晶矽太陽能電池。
- 如申請專利範圍第15項所述之具有缺陷之太陽能電池的檢出方法,該第二區域是該多晶矽太陽能電池的邊緣區域,該邊緣區域圍繞該多晶矽太陽能電池的中間區域。
- 如申請專利範圍第16項所述之具有缺陷之太陽能電池的檢出方法,該邊緣區域為該多晶矽太陽能電池之邊緣向內縮40%之區域。
- 如申請專利範圍第16項所述之具有缺陷之太陽能電池的檢出方法,該邊緣區域為該多晶矽太陽能電池之邊緣向內縮15%之區域。
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- 如申請專利範圍第19項所述之具有缺陷之太陽能電池的檢出方法,該第一區域及該第二區域是以相同光強度的光源來進行該電性測量。
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