用于检验太阳能电池的方法和设备的制作方法

文档序号:5945549
专利名称:用于检验太阳能电池的方法和设备的制作方法
技术领域
本发明涉及一种用于检验太阳能电池的方法和设备。更具体地,本发明涉及这样一种用于检验太阳能电池的方法和设备,其使用PL图像而非使用太阳模拟器作为用于确定太阳能电池的光电转换效率的单元,能够容易且简单地确定太阳能电池的光电转换效
率。
背景技术
最近,由于石油价格的增涨、矿物燃料的耗尽、环境问题等,太阳能电池作为清洁能源的研究和开发已取得了有效进展。太阳能电池的应用领域也已广泛应用于从发电到普通电子器件。由于技术的发展,太阳能转换效率已得到了极大提高,并且因此,在实验室中,已开发出23%或者更高的高效电池。太阳能电池是一种利用光电效应或者光伏效应将光能转换成电能的装置。根据其结构材料,将太阳能电池划分为硅太阳能电池、薄膜太阳能电池、染料敏化太阳能电池、有机聚合物太阳能电池等。今天,硅太阳能电池在市场中占首要地位。硅太阳能电池总体上由其中形成有p-n结的半导体构成。此外,太阳能电池模块根据所需电容量通过并联或者串联连接的太阳能电池形成。太阳能电池能产生的电压受所使用的半导体材料影响。通常,在使用硅的情况下产生大约0.5V。然而,通常使用相互串联连接的电池以获得更高的电压。通常,用于电子器件的太阳能电池作为模块来生产。为了作为模块来生产太阳能电池,优选地使用具有预定光电转换效率的多个太阳能电池来生产模块。因此,在生产模块之前需要确定太阳能电池的光电转换效率。

发明内容
本发明的一个目的是提供这样一种用于检验太阳能电池的方法和设备,其能够在生产太阳能电池模块的同时容易且简单地确定构成太阳能电池模块的太阳能电池的光电转换效率。根据本发明的一个示例性实施例,提供了一种用于检验太阳能电池的方法,包括(a)制备太阳能电池;(b)通过使光照射至制备好的太阳能电池来获得光致发光图像;以及(C)根据所获得的图像的亮度来确定每个太阳能电池的转换效率等级。在步骤(C)处,可根据在前一步骤处获得的图像的灰度级来确定每个太阳能电池的转换效率等级。
在步骤(c)处,可根据通过测量和平均在用于每个太阳能电池的多个像素单元中获得的图像的灰度级而获得的值来确定每个太阳能电池的转换效率等级。在步骤(c)处,可通过测量多个像素单元中的8比特灰度级根据每个太阳能电池的灰度级的平均来确定转换效率等级。在步骤(C)处,可通过划分成至少三个级别等级来确定转换效率等级。所述用于检验太阳能电池的方法可进一步包括根据在步骤(C)之后确定的转换效率等级来划分或者区分太阳能电池。所述用于检验太阳能电池的方法可进一步包括通过确定在步骤(b)之后获得的图像来检测太阳能电池的缺陷。缺陷的检测可在步骤(C)之前执行或者与在步骤(C)处确定转换效率等级同时执 行。缺陷可以是由于裂缝、碎片、或者异物所引起的缺陷。根据本发明的另一个示例性实施例,提供了一种用于检验太阳能电池的设备,包括平台单元,所述平台单元传送太阳能电池;光源单元,所述光源单元使光照射至通过平台单元传送的太阳能电池的一表面;照相机单元,所述照相机单元根据从光源单元发射出的光来获得光致发光图像;以及效率确定单元,所述效率确定单元根据预置的程序基于从照相机单元获得的图像的亮度来确定每个太阳能电池的转换效率等级。效率确定单元可根据所获得的图像的灰度级来确定每个太阳能电池的转换效率等级。效率确定单元可根据通过测量和平均在用于每个太阳能电池的多个像素单元中获得的图像的灰度级而获得的值来确定每个太阳能电池的转换效率等级。效率确定单元可通过测量多个像素单元中的8比特灰度级根据每个太阳能电池的灰度级的平均来确定转换效率等级。效率确定单元可进一步根据预置的程序从所获得的图像检测由太阳能电池的裂缝、碎片、或者异物所引起的缺陷。所述用于检验太阳能电池的设备可进一步包括电池区分单元,所述电池区分单元根据通过效率确定单元确定的转换效率等级来划分或者区分太阳能电池。照相机单元可包括滤光器,所述滤光器过滤从太阳能电池发射出的光;用于聚焦的透镜;以及照相机,所述照相机获得发光图像。平台单元可包括夹具,所述夹具固定太阳能电池;以及输送器,所述输送器使所固定的太阳能电池移动。虽然没有作为本发明的一个方面特别陈述,但根据上述技术特征的多种可行组合的本发明的示例性实施例可得到以下特定示例性实施例支持并显然可由本领域技术人员实施。


图I是示意性示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于检验太阳能电池的方法的流程图。图2是示意性示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于检验太阳能电池的方法的一些工序的流程图。图3是示意性示出了根据本发明的另一个示例性实施例的用于检验太阳能电池的方法的流程图。图4是示意性示出了根据本发明的另一个示例性实施例的用于检验太阳能电池的方法的流程图。图5是示出了太阳能电池的PL图像的灰度级与光电转化效率之间的相互关系的图表。图6是示意性示出了根据本发明的另一个示例性实施例的用于检验太阳能电池 的设备的图示。
具体实施例方式用于实现上述目的的本发明的示例性实施例将结合附图得到描述。在描述本发明的示例性实施例中,相同的参考标号将用于描述相同的部件,并且将省略重叠的或者允许限制性地解释本发明的意思的额外描述。应理解,在本描述中,当一个元件被简单地称为“接合至(coupled to)”或者“连接至(connected to) ”另一个元件而非“直接接合至(directly coupled to)”或者“直接连接至(directly connected to) ”另一个元件时,它能与另一个元件直接连接或者可在具有接合或者连接在其间的其它元件的情况下与另一个元件连接,只要不与本描述矛盾或者与本发明的构思相反。虽然在本描述中使用了单数形式,但它可包括复数形式,只要不与本发明的构思相反并且解释起来不矛盾或者明显用作其它意思。应当理解,本描述中所使用的“包括(include) ”、“具有(have)”、“包含(comprise) ”、“被构造为包括(be configured toinclude) ”等不排除一个或者多个其它特征、部件、或者其组合的存在或者附加。本发明的一个示例性实施例涉及能够在生产将光能转换成电能的太阳能电池模块之前对原始材料(太阳能电池)进行分类的检验方法和检验设备,其可应用于普通电子器件,例如移动电话、PDA、MD、⑶播放器、MP3、笔记本电脑、数码相机、可携式摄像机等。本发明的示例性实施例可应用于用于小型电子产品的太阳能电池和大型系统的太阳能电池,例如用于电气装置的太阳能电池和发电的太阳能电池等。首先,将参照图I至图4详细描述根据本发明的一个示例性实施例的用于检验太阳能电池的方法。图I是示意性示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于检验太阳能电池的方法的流程图,图2是示意性示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于检验太阳能电池的方法的一些工序的流程图,图3示意性示出了根据本发明的另一个示例性实施例的用于检验太阳能电池的方法的流程图,并且图4是示意性示出了根据本发明的另一个示例性实施例的用于检验太阳能电池的方法的流程图。参考图1,根据本发明的一个示例性实施例的用于检验太阳能电池的方法被构造成包括以下步骤(a)至(c) (S100至S300)。在步骤(a) (S100)处,制备太阳能电池I。太阳能电池I可以是一个或者多个电池。优选地,当太阳能电池I是小型的时,在能获得PL图像的范围内制备多个电池。制备好的太阳能电池I可以是已切割成独立単元的太阳能电池。可替代地,太阳能电池I可以是基板上的尚未切割的多个太阳能电池。对于已切割的太阳能电池,太阳能电池I可以是其上可形成有电极或者可没有形成电极的太阳能电池。另外,太阳能电池I可以是独立切割的太阳能电池并且可以是其中接合有多个独立太阳能电池的模块单元。同时,对于基板上的尚未切割的太阳能电池,可继续进行根据本发明的示例性实施例的检验方法的エ序之后的切割エ序。优选地,在生产太阳能电池模块之前,制备切割成独立単元的太阳能电池I。接下来,在步骤(S200)处,使光照射至制备好的太阳能电池I以获得光致发光图像。光致发光(PL)是ー种当光照射材料时材料自身发光的现象。当使具有比带隙(band gap)大的能量的光照射至太阳能电池时,材料内的电子吸收能量以处于激发态中,并且所吸收的能量以光的形式发射以回到初始平衡状态。基板的内部状态,例如,带隙能量、结晶度等,可通过使用一系列物理现象来检验。当使可见光或者紫外范围或者强LED光中的激光束照射至基板时,处于低能态中的电子受到激发进入高能态,并且然后在受激电子的退激(de-exciting)或者重组过程期间发射与一能级对应的特定光。在这种情况 下,通过分析光谱(该光谱通过测量发射的光而获得)来分析基板的方法是PLエ序。将简单描述PLエ序。首先,当使激光束照射至基板时,处于价带中的电子受到激发进入导带(conduction band)。在导带中的受激电子普遍处于高能级中之后立刻通过振动弛豫使受激电子(vibration relaxation)落入导带边缘。在这些受激电子中,多个电子再次移动到存在于价带与导带之间的施主态或者受主态,并且然后在预定的时间之后重组。一些在通过几种路径重组时发射的能量以ー种光类型表示,并且确定根据基板的特征发射的光的光谱。可通过分析由上述エ序发射的光的光谱来分析固态基板的电子结构特征、缺陷特征、发光特征等。与电致发光(EL)不同,PL可在观察使激光照射至不需要连接电极的基板(太阳能电池)之后发射出的光的方法中观察特征,并且不损坏太阳能电池。另外,在步骤(S300)处,根据所获得的图像的亮度来确定每个太阳能电池I的光电转换效率等级(rating)。本发明人发现了 PL图像亮度与太阳能电池的光电转换效率之间的相互关系以提出一项能根据太阳能电池的图像亮度容易地确定太阳能电池的光电转换效率而不需要使用太阳模拟エ序的发明。本发明的示例性实施例容易地确定例如光电转换效率以在生产太阳能电池模块之前区分具有不同光电转换效率的电池,因此可生产出具有大体上优良且均一的效率的太阳能电池模块。优选地,根据本发明的另ー个示例性实施例,在确定光电转换效率的等级的步骤(c)处,根据在获得PL图像的步骤(S200)处所获得的图像的灰度级来确定太阳能电池I的光电转换效率的等级。更优选地,根据通过測量和平均在用于每个太阳能电池I的多个像素単元中获得的图像的灰度级而获得的值来确定太阳能电池I的转换效率等级。即,通过区分来自在多个像素単元中确定其光电转换效率的太阳能电池I的PL图像,在每个像素単元中測量和平均灰度级。通过平均值确定太阳能电池I的光电转换效率等级。更优选地,參考图2,測量多个像素単元中的8比特灰度级(S310),并且根据每个太阳能电池的灰度级的平均来确定转换效率等级(S330)。当由8比特灰度级表示时,转换效率等级由从O到255的256表示。图5是示出了太阳能电池的PL图像的灰度级与光电转换效率之间的相互关系的图表。图5示出了根据以下表I的太阳能电池的PL图像的8比特灰度级与光电转换效率之间的相互关系。表I
权利要求
1.一种用于检验太阳能电池的方法,包括 (a)制备太阳能电池; (b)通过使光照射至制备好的太阳能电池来获得光致发光图像;以及 (C)根据所获得的图像的亮度来确定每个太阳能电池的转换效率等级。
2.根据权利要求I所述的方法,其中,在步骤(C)处,根据所获得的图像的灰度级来确定每个太阳能电池的所述转换效率等级。
3.根据权利要求2所述的方法,其中,在步骤(c)处,根据通过測量和平均在用于每个太阳能电池的多个像素単元中获得的图像的所述灰度级而获得的值来确定每个太阳能电池的所述转换效率等级。
4.根据权利要求3所述的方法,其中,在步骤(c)处,通过测量所述多个像素単元中的8比特灰度级根据每个太阳能电池的所述灰度级的平均来确定所述转换效率等级。
5.根据权利要求2所述的方法,其中,在步骤(c)处,通过划分成至少三个级别等级来确定所述转换效率等级。
6.根据权利要求I所述的方法,进ー步包括,(d)根据在步骤(c)之后确定的所述转换效率等级来划分或区分所述太阳能电池。
7.根据权利要求I所述的方法,进ー步包括,通过确定在步骤(b)之后获得的图像来检测所述太阳能电池的缺陷。
8.根据权利要求2所述的方法,进ー步包括,通过确定在步骤(b)之后获得的图像来检测所述太阳能电池的缺陷。
9.根据权利要求6所述的方法,进ー步包括,通过确定在步骤(b)之后获得的图像来检测所述太阳能电池的缺陷。
10.根据权利要求7所述的方法,其中,在步骤(c)之前执行所述缺陷的检测或者与在步骤(C)处的确定所述转换效率等级同时执行所述缺陷的检测。
11.根据权利要求7所述的方法,其中,所述缺陷是由裂缝、碎片、或异物所引起的缺陷。
12.一种用于检验太阳能电池的设备,包括 平台単元,所述平台单元传送太阳能电池; 光源単元,所述光源単元使光照射至通过所述平台单元传送的所述太阳能电池的一表面; 照相机単元,所述照相机単元根据从所述光源单元发射出的光来获得光致发光图像;以及 效率确定单元,所述效率确定单元根据预置的程序基于从所述照相机单元获得的图像的亮度来确定每个太阳能电池的转换效率等级。
13.根据权利要求12所述的设备,其中,所述效率确定单元根据所获得的图像的灰度级来确定每个太阳能电池的所述转换效率等级。
14.根据权利要求12所述的设备,其中,所述效率确定单元根据通过測量和平均在用于每个太阳能电池的多个像素単元中获得的图像的所述灰度级而获得的值来确定每个太阳能电池的所述效率转换等级。
15.根据权利要求14所述的设备,其中,所述效率确定单元通过测量所述多个像素单元中的8比特灰度级根据每个所述太阳能电池的所述灰度级的平均来确定所述转换效率等级。
16.根据权利要求12所述的设备,其中,所述效率确定单元进ー步根据所述预置的程序从所获得的图像检测由所述太阳能电池的裂缝、碎片或异物所引起的缺陷。
17.根据权利要求12所述的设备,进一歩包括电池区分単元,所述电池区分単元根据通过所述效率确定单元确定的所述转换效率等级来划分或区分所述太阳能电池。
18.根据权利要求12所述的设备,其中,所述照相机単元包括滤光器,所述滤光器过滤从所述太阳能电池发射出的光;用于聚焦的透镜;以及照相机,所述照相机获得发光图像。
19.根据权利要求12所述的设备,其中,所述平台単元包括夹具,所述夹具固定所述太阳能电池;以及输送器,所述输送器使所固定的太阳能电池移动。
全文摘要
本发明公开了一种用于检验太阳能电池的方法和设备。根据本发明的一个示例性实施例,用于检验太阳能电池的方法包括(a)制备太阳能电池;(b)通过使光照射至制备好的太阳能电池来获得光致发光图像;以及(c)根据所获得的图像的亮度来确定每个太阳能电池的转换效率等级。此外,用于检验太阳能电池的设备包括传送太阳能电池的平台单元;使光照射至通过平台单元传送的太阳能电池的一表面的光源单元;根据从光源单元发射出的光来获得光致发光图像的照相机单元;以及根据预置的程序基于从照相机单元获得的图像的亮度来确定每个太阳能电池的转换效率等级的效率确定单元。
文档编号G01N21/88GK102736009SQ201210098279
公开日2012年10月17日 申请日期2012年4月5日 优先权日2011年4月4日
发明者吴承润, 宋寅泽, 柳真文, 金兑映, 金材勋 申请人:三星电机株式会社
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