专利名称：太阳能电池检测装置、检测方法、计算机程序及检测系统的制作方法
技术领域：
本发明关于一种太阳能电池检测装置、太阳能电池检测方法、计算机程序及太阳能电池检测系统，特别关于特定太阳能电池单元的缺陷。
背景技术：
将太阳光的能量转换为电力的太阳能电池，一般都以硅等半导体来构成。这种太阳能电池经由通电而发光。特许文献1公开了 根据通电时太阳能电池单元全体的发光量， 来判断该太阳能电池单元优劣的技术。然而，在太阳能电池单元中，通电时发光较弱的暗区域(dark area)也可能以缺陷的方式存在。这种暗区域具有从亮度低到比周围亮度稍低的各种亮度。利用传统的二值化处理来检测这种暗区域时，也会检测出太阳能电池单元的晶界等，从而难以判别应作为缺陷被检测出的暗区域。专利文献1 :W0/2006/05961
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种可判别应作为缺陷被检测出的暗区域的太阳能电池检测装置、太阳能电池检测方法、计算机程序及太阳能电池检测系统。为了解决上述问题，本发明的太阳能电池检测装置，包含图像获取部，获取通电状态下一个或多个太阳能电池单元的单元图像；裂纹位置信息生成部，特定在所述单元图像中亮度比周围低的线状画素群、并生成所述太阳能电池单元中裂纹的位置信息；暗区域位置信息生成部，特定在所述单元图像中由亮度在一定值以下的画素聚集成的面积在一定值以上的画素群、并生成所述太阳能电池单元中暗区域的位置信息；以及暗区域判断部，根据暗区域及裂纹的位置关系、判断所述暗区域是否由所述裂纹造成的。本发明的太阳能电池检测方法，包含获取通电状态下一个或多个太阳能电池单元的单元图像的工序；特定在所述单元图像中亮度比周围低的线状画素群、并生成所述太阳能电池单元中裂纹的位置信息的工序；特定在所述单元图像中由亮度在一定值以下的画素聚集成的面积在一定值以上的画素群、并生成所述太阳能电池单元中暗区域的位置信息的工序；以及根据暗区域及裂纹的位置关系、判断所述暗区域是否由所述裂纹造成的工序。本发明的计算机程序，使计算机执行图像获取步骤，获取通电状态下一个或多个太阳能电池单元的单元图像；裂纹位置信息生成步骤，特定在所述单元图像中亮度比周围低的线状画素群、并生成所述太阳能电池单元中裂纹的位置信息；暗区域位置信息生成步骤，特定在所述单元图像中由亮度在一定值以下的画素聚集成的面积在一定值以上的画素群、并生成所述太阳能电池单元中暗区域的位置信息；以及暗区域判断步骤，根据暗区域及裂纹的位置关系、判断所述暗区域是否由所述裂纹造成的。计算机例如可以是个人计算机等。程序可储存在CD-ROM等计算机可读取的信息存储媒体中。本发明的太阳能电池检测系统，包含摄影部，对通电状态下一个或多个太阳能电池单元进行摄影、并生成所述太阳能电池单元的单元图像；图像获取部，获取所述单元图像；裂纹位置信息生成部，特定在所述单元图像中亮度比周围低的线状画素群、并生成所述太阳能电池单元中裂纹的位置信息；暗区域位置信息生成部，特定在所述单元图像中由亮度在一定值以下的画素聚集成的面积在一定值以上的画素群、并生成所述太阳能电池单元中暗区域的位置信息；以及暗区域判断部，根据暗区域及裂纹的位置关系、判断所述暗区域是否由所述裂纹造成的。本发明的发明人发现应作为缺陷被检测出的暗区域是由裂纹造成的。因此，通过判定暗区域与裂纹位置关系，可提高由裂纹造成的暗区域的检测精度。作为本发明的一种实施方式，所述裂纹位置信息生成部特定所述单元图像中亮度变化的边界部分、并生成所述太阳能电池单元中裂纹的位置信息。所述边界部分，可以通过一次微分滤镜或二次微分滤镜来特定。从而，可容易地特定出暗区域边缘附近的裂纹。作为本发明的一种实施方式，所述暗区域判断部根据沿所述暗区域外缘的所述裂纹长度进行所述判断。从而，可提高检出由裂纹所造成的暗区域的检测精度。作为本发明的一种实施方式，所述暗区域判断部根据位于所述暗区域中的所述裂纹长度进行所述判断。从而，可更加提高检出由裂纹所造成的暗区域的检测精度。在以上实施方式中，所述暗区域判断部也根据所述暗区域的外缘长度与所述裂纹长度的比值进行所述判断。作为本发明的一种实施方式，所述太阳能电池检测装置，还包含品质判定部，根据因所述裂纹造成的暗区域数量、判断所述太阳能电池单元的品质。从而，可判定太阳能电池单元的品质。作为本发明的一种实施方式，所述太阳能电池检测装置，还包含显示控制部，识别显示因所述裂纹造成的暗区域。从而使用户能掌握由裂纹造成的暗区域。
图1为表示本发明实施方式中太阳能电池检测系统的构成例方块图。图2A为表示太阳能电池面板的示意图。图2B为表示太阳能电池单元的示意图。图3为表示本发明实施方式中太阳能电池检测装置的功能构成例方块图。图4为表示本发明实施方式中太阳能电池检测方法的流程图。图5为表示电池单元图像的示意例图。图6为说明生成裂纹位置信息的说明图。图7为说明生成暗区域位置信息的说明图。图8为说明判断暗区域的说明图。图9为显示图像的示意例图。图10为判断暗区域变形例的说明图。[符号说明]1 太阳能电池检测系统2:太阳能电池面板3 通电部
4 定位部
5 摄影部
8 操作部
9 显示部
10太阳能电池检测装置(控制
11通电控制部
12位置控制部
13图像获取部
14裂纹位置信息生成部
15暗区域位置信息生成部
16暗区域判断部
17品质判断部
19显示控制部
21太阳能电池单元
23导线
25积层体
27受光面
28汇流排
29指状电极
30电池单元图像
32a 32c 裂纹
34a,34b 暗区域
36结晶晶界
42a 42c、46 边界部分
56暗区域
60显示图像
6 62c 裂纹识别图像
64a,64b 暗区域识别图像
具体实施例方式以下，参照图示，对本发明的实施方式进行说明。图1为表示本发明实施方式中太阳能电池检测系统1的构成例方块图。在太阳能电池检测系统1中，通电部3、定位部4、摄影部5、操作部8及显示部9连接在负责控制系统全体的控制部10 (太阳能电池检测装置)。通电部3根据来自控制部10的指令、对作为检测对象的太阳能电池面板进行通电。通电部3通过未图示的探针(probe)对太阳能电池面板的端子施加电压，向太阳能电池面板中的各太阳能电池单元供给顺向电流。摄影部5由CXD照相机等构成，根据来自控制部10的指令，对通电后太阳能电池面板进行摄影。定位部4根据来自控制部10的指令，移动并定位摄影部5到预设的摄影位置。具体来说，定位部4移动摄影部5，依次对太阳能电池面板包含的各太阳能电池单元进行摄影。得到的表示太阳能电池单元的电池单元图像数据，依次输入到控制部10。所述太阳能电池面板的摄影是在暗室中进行的。因太阳能电池单元的 EL(electroluminescence)光较为微弱，作为摄影部5以感度较高的照相机为佳。先对作为检测对象的太阳能电池面板进行说明。图2A为表示太阳能电池面板2 的示意图。图2B为表示太阳能电池面板2所包含的太阳能电池单元21的示意图。如图2A所示，在太阳能电池面板2中，二维排列有硅等半导体所构成的矩形薄板状太阳能电池单元21，太阳能电池单元21经由导线23串联连接。太阳能电池单元21设置在受光面侧例如为玻璃板的积层体25内部。积层体25具有在玻璃板上以充填材、太阳能电池单元21、充填材及内侧材料的顺序积层的积层构造。太阳能电池单元21的排列及数量，并非局限于图示。此外，太阳能电池面板2也可以是薄膜式太阳能电池面板。如图2B所示，在太阳能电池单元21的受光面27，作为将电力送出的电极，形成有一对汇流排^(bus bar)，以及将电力集中到汇流排的多个指状电极四。若以沿着太阳能电池单元21的长边为长轴方向、短边为短轴方向，汇流排观沿短轴方向呈带状延伸，且位置远离长轴方向。汇流排观与上述导线23连接。指状电极四沿长轴方向呈细线状延伸， 且短轴方向上平行排列。汇流排观及指状电极四的设置方式，并非局限于图示。如图1所示，控制部10是由包含CPU(中央处理器)及其作业区域RAM等的计算机构成。控制部10包含记忆部，用于储存让CPU动作所必要的程序及数据。操作部8由键盘、鼠标等构成，用于向控制部10输入使用者的操作。显示部9由液晶显示器等构成，根据来自控制部10的显示指令显示图像。图3为表示控制部10的功能构成例的方块图。图4为表示实施控制部10的太阳能电池检测方法流程图。控制部10通过CPU执行储存在记忆部的程序，具有通电控制部 11、位置控制部12、图像获取部13、裂纹位置信息生成部14、暗区域位置信息生成部15、暗区域判断部16、品质判断部17及显示控制部19的功能。通电控制部11控制通电部3向太阳能电池面板2所包含的太阳能电池21单元进行通电，从而使各太阳能电池单元21发出EL光。电压值、电流值及通电时间等的通电条件数据储存在控制部10的记忆部。位置控制部12通过控制定位部4、进行摄影部5的位置控制。具体来说，位置控制部12依次移动摄影部5到可对各太阳能电池单元21摄影的各摄影位置。摄影位置根据太阳能电池单元21的尺寸、数量及排列间隔等来确定，并作为数据储存在控制部10的记忆部。图像获取部13通过摄影部5获得表示通电后太阳能电池单元21的电池单元图像数据(Si)。随后，图像获取部13对获得的电池单元图像进行预处理(S2)。电池单元图像的后续处理，例如可以包括太阳能电池单元21EL光亮度的缩放比例(scaling)处理、撷取太阳能电池单元21区域的单元区域撷取处理、去除太阳能电池单元21的汇流排观部分的汇流排除处理、以及补正因图像部5镜片所造成的亮度差的明暗 (shading)处理等。接着，图像获取部13将经过后续处理的电池单元图像数据输送到裂纹位置信息生成部14及暗区域位置信息生成部15。图5为表示电池单元图像30的示意例图。在电池单元图像30中，太阳能电池单元21的缺陷部分表现为亮度较低的暗部，例如裂纹32a 32c及暗区域34a、34b等。在电池单元图像30中，裂纹3 32c表现为亮度低的线状画素群。裂纹3 32c与发光良好部分有很大的亮度差。这些裂纹3 32c可因将导线23焊接到汇流排 28时产生的热量、或加工及输送时的负载及冲击而产生。在电池单元图像30中，暗区域34a、34b表现为一定面积以上亮度低的画素群。这些暗区域34a、34b因裂纹32a、32b阻隔电流供给而产生。换而言之，暗区域34a、34b因裂纹32a、32b造成。因此，大多数情况下，暗区域34a、34b的外缘至少一部分与裂纹32a、32b重叠。暗区域34a、34b并非亮度均一的。例如，与周围相比、亮度略低的暗区域34a，以及与周围相比、亮度显著降低的暗区域34b。另外，亮度显著降低的暗区域34b外缘虽然存在有裂纹32b，但是由于二者亮度相同、难以区分。在电池单元图像30中，还会出现太阳能电池单元21的结晶晶界36。这些晶界36 虽并非太阳能电池单元21的缺陷，但在电池单元图像30中也以亮度较周围略低的画素群出现。晶界36大多具有较小的形状。参照图3及图4，裂纹位置信息生成部14特定电池单元图像30中的裂纹32a 32c位置，并生成表示裂纹32a 32c位置的裂纹位置信息(S!3)。生成的裂纹位置信息输出到暗区域判断部16、品质判断部17及显示控制部19。具体来说，裂纹位置信息生成部14通过撷取电池单元图像30中亮度变化的边界部分，来特定出裂纹3 32c位置。而边界部分的撷取可利用拉氏滤镜(Laplace filter, 二次微分滤镜)来完成。然而并非局限于此，也可利用一次微分滤镜来进行边界部分的撷取。图6为生成裂纹位置信息的说明图。对于上述图5所示的电池单元图像30应用拉氏滤镜，撷取出如图6所示的亮度变化的边界部分4 42c、46。其中，边界部分4 42c分别与裂纹32a 32c对应，边界部分46与晶界36对应。裂纹位置信息生成部14从撷取出的边界部分4 42c、46中，通过区分呈线状延伸的边界部分42a 42c，来特定出裂纹32a 32c的位置。例如，上述区分方式可通过求取将构成各边界部分42a 42c、46的画素群包围在内的最小矩形的纵横比(aspect ratio，长轴方向的长度与宽度方向的长度比)来实现。通过这种区分方式，可防止将对应于晶界36的较小的、大致呈圆形的边界部分46特定成裂纹。在本实施方式中，由于亮度变化的边界部分是通过拉氏滤镜撷取出的，如图5所示，即使亮度显著降低的暗区域34b与其外缘的裂纹32b亮度程度相同，仍可特定出裂纹32 的位置。特定出的表示裂纹3 32c位置的裂纹位置信息，例如可以包括各裂纹32a 32c坐标信息。具体来说，各裂纹3 32c可以被定义成直线的组合，因此，各直线的起点及终点坐标信息包含在裂纹位置信息中。参照图3及图4，暗区域位置信息生成部15对电池单元图像30进行二值化处理， 特定出具有一定值以上面积的暗画素群，生成表示暗区域34a、34b等位置的暗区域位置信息(S4)。生成的暗区域位置信息输出到暗区域判断部16。二值化处理的亮度阈值设定为可以将与周围比较亮度略低的暗区域34a(参照图5)的各画素判断为暗画素。图7为生成暗区域位置信息的说明图。如图5所示的电池单元图像30，通过使用上述的阈值进行二值化处理，如图7所示，除撷取出因裂纹3 32c所造成的暗区域34a、 34b，还会撷取出对应于晶界36的暗区域56。除此之外，还可能因太阳能电池单元21外周缘部分的亮度较中央部分的亮度略为降低，以及个别太阳能电池单元21的亮度不均勻等因素，而会撷取出并非通过二值化处理所要撷取的暗区域。因此，暗区域位置信息除了包含表示因裂纹32a 32c所造成的暗区域34a、34b 的位置信息外，还包含表示对应于晶界36的暗区域56等非撷取目的暗区域的位置信息。暗区域位置信息包含暗区域34a、34b等的坐标信息。此外，暗区域位置信息还包含暗区域34a、34b等的外缘坐标信息。具体来说，各暗区域34a、34b等的外缘被定义为直线的组合，因此各直线的起点及终点坐标信息包含在暗区域位置信息中。暗区域位置信息也可以包含暗区域;34a、34b的面积信息。参照图3及图4，暗区域判断部16根据输入的裂纹位置信息及暗区域位置信息， 从上述S4撷取出的暗区域34a、34b、56中，判断出因裂纹3 32c所造成的暗区域34a、 34b (S5)。接着，暗区域判断部16根据判断结果修正暗区域位置信息，输出到品质判断部17 及显示控制部19。图8为暗区域判断的说明图。图中放大显示了裂纹位置信息表示的裂纹3 位置、 与暗区域位置信息表示的暗区域3 位置的两者关系。如图所示，裂纹32a的一部分位于沿暗区域3 外缘部分的位置。因此，暗区域判断部16根据位于暗区域34a中的裂纹3 长度进行判断。具体来说，位于暗区域34a中的裂纹3 长度相对于暗区域3 的外缘长度的比例，若为预设的比例以上(例如三成以上)，即判断暗区域3 是因裂纹3 所造成。此外，由于裂纹3 也可能位于暗区域3 外侧。在这种情况下，也可以根据上述暗区域位置信息生成部15 二值化处理的阈值，通过特定沿暗区域3 外缘向外预设范围内是否存在有裂纹3 进行判断。品质判断部17根据从电池单元图像30特定出的裂纹3 32c数量、以及因裂纹32a、32b造成的暗区域34a、34b的数量，判断电池单元图像30所代表的太阳能电池单元 21的品质，并进行等级划分(S6)。划分的品质等级信息，输出到显示控制部19。品质的判断，可以利用裂纹3 32c以及暗区域34a、34b数量的单纯合计进行判断、也可以利用对应种类的权重加总(weighted sum)、或利用对应大小尺寸的权重加总进行判断。当电池单元图像30表示多个太阳能电池单元21时，对每个太阳能电池单元21都进行品质判断。显示控制部19生成识别显示电池图像30中特定出的裂纹32a 32c及因裂纹 32a、32b造成的暗区域34a、34b的显示图像(S7)，并进行显示控制、将显示图像显示在显示部9(S8)。图9为表示显示图像60的示意例图。显示控制部19在电池单元图像30的裂纹3 32c及暗区域;34a、34b位置，分别合成对应的裂纹识别图像6 62c及暗区域识别图像64a、64b，并生成显示图像60。因此，通过在因裂纹32a、32b造成的暗区域34a、34b的位置处合成暗区域识别图像64a、64b，即可识别显示因裂纹32a、32b造成的暗区域!34a、34b与晶界36等。显示控制部19也可以根据由品质判断部17输入的信息，识别显示各太阳能电池单元21的品质等级。以上为关于本发明实施方式的说明，但本发明并非局限于上述实施方式，本领域专业人员也可以根据需求的不同进行变更。例如，裂纹位置信息生成部14通过拉氏滤镜进行裂纹32a 32c位置的特定，然而并非局限于此；也可以撷取出电池图像30中较周围亮度低的线状画素群，并将其特定为裂纹32a 32c。在这种情况下，如图5所示，由于亮度显著降低的暗区域34b以及暗区域34b外缘的裂纹32b的亮度相同，因此裂纹32b的特定较为困难。然而，暗区域位置信息生成部15 如果通过其他方式撷取出亮度显著降低的暗区域34b，也可以不必特定裂纹32b。换而言之，暗区域位置信息生成部15除了上述的二值化处理之外，也可以采取只撷取亮度显著降低的暗区域34b、不撷取晶界36的亮度阈值的方式进行二值化处理，撷取出的暗区域34b不管有无裂纹32b，都被视为应作为缺陷被检出的暗区域。暗区域判断部16的判断，并非局限于上述实施方式。例如，如图10所示，如果在检出的裂纹3 及暗区域3 的位置关系中，裂纹3 在暗区域3 外缘部分的延长线上， 也可以判定暗区域3 是因裂纹3 造成的。
权利要求
1.一种太阳能电池检测装置，包含图像获取部，获取通电状态下一个或多个太阳能电池单元的单元图像； 裂纹位置信息生成部，特定在所述单元图像中亮度比周围低的线状画素群、并生成所述太阳能电池单元中裂纹的位置信息；暗区域位置信息生成部，特定在所述单元图像中由亮度在一定值以下的画素聚集成的面积在一定值以上的画素群、并生成所述太阳能电池单元中暗区域的位置信息；以及暗区域判断部，根据暗区域及裂纹的位置关系、判断所述暗区域是否由所述裂纹造成的。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池检测装置，其中所述裂纹位置信息生成部特定所述单元图像中亮度变化的边界部分、并生成所述太阳能电池单元中裂纹的位置信息。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池检测装置，其中所述裂纹位置信息生成部通过一次微分滤镜来特定所述边界部分。
4.根据权利要求2所述的太阳能电池检测装置，其中所述裂纹位置信息生成部通过二次微分滤镜来特定所述边界部分。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池检测装置，其中所述暗区域判断部根据沿所述暗区域外缘的所述裂纹长度进行所述判断。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池检测装置，其中所述暗区域判断部根据位于所述暗区域中的所述裂纹长度进行所述判断。
7.根据权利要求5或6所述的太阳能电池检测装置，其中所述暗区域判断部根据所述暗区域的外缘长度与所述裂纹长度的比值进行所述判断。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池检测装置，还包含品质判定部，根据因所述裂纹造成的暗区域数量、判断所述太阳能电池单元的品质。
9.根据权利要求1所述的太阳能电池检测装置，还包含 显示控制部，识别显示因所述裂纹造成的暗区域。
10.一种太阳能电池检测方法，包含获取通电状态下一个或多个太阳能电池单元的单元图像的工序； 特定在所述单元图像中亮度比周围低的线状画素群、并生成所述太阳能电池单元中裂纹的位置信息的工序；特定在所述单元图像中由亮度在一定值以下的画素聚集成的面积在一定值以上的画素群、并生成所述太阳能电池单元中暗区域的位置信息的工序；以及根据暗区域及裂纹的位置关系、判断所述暗区域是否由所述裂纹造成的工序。
11.一种计算机程序，使计算机执行图像获取步骤，获取通电状态下一个或多个太阳能电池单元的单元图像； 裂纹位置信息生成步骤，特定在所述单元图像中亮度比周围低的线状画素群、并生成所述太阳能电池单元中裂纹的位置信息；暗区域位置信息生成步骤，特定在所述单元图像中由亮度在一定值以下的画素聚集成的面积在一定值以上的画素群、并生成所述太阳能电池单元中暗区域的位置信息；以及暗区域判断步骤，根据暗区域及裂纹的位置关系、判断所述暗区域是否由所述裂纹造成的。
12. —种太阳能电池检测系统，包含摄影部，对通电状态下一个或多个太阳能电池单元进行摄影、并生成所述太阳能电池单元的单元图像；图像获取部，获取所述单元图像；裂纹位置信息生成部，特定在所述单元图像中亮度比周围低的线状画素群、并生成所述太阳能电池单元中裂纹的位置信息；暗区域位置信息生成部，特定在所述单元图像中由亮度在一定值以下的画素聚集成的面积在一定值以上的画素群、并生成所述太阳能电池单元中暗区域的位置信息；以及暗区域判断部，根据暗区域及裂纹的位置关系、判断所述暗区域是否由所述裂纹造成的。
全文摘要
本发明提供一种可用于判别应作为缺陷被检出的暗区域的太阳能电池检测装置。本发明的太阳能电池检测装置10包含图像获取部13，获取通电状态下太阳能电池单元的单元图像；裂纹位置信息生成部14，特定在单元图像中亮度比周围低的线状画素群、并生成裂纹的位置信息；暗区域位置信息生成部15，特定在单元图像中由亮度在一定值以下的画素聚集成的面积在一定值以上的画素群、并生成太阳能电池单元中暗区域的位置信息；暗区域判断部16，根据暗区域及裂纹的位置关系、判断所述暗区域是否由所述裂纹造成的。
文档编号H01L31/04GK102239567SQ20098014895
公开日2011年11月9日 申请日期2009年10月2日 优先权日2008年10月7日
发明者下斗米光博, 石川诚, 笹部耕司 申请人:日清纺控股株式会社