監(jiān)視光伏電池的質(zhì)量的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】描述了光伏電池的質(zhì)量監(jiān)視的方法和系統(tǒng)，對(duì)于每個(gè)電池，該方法包括：激發(fā)步驟，在此期間要被監(jiān)視的電池經(jīng)受在既定激發(fā)水平下的激發(fā)；在激發(fā)后獲取要被監(jiān)視的電池的至少一個(gè)發(fā)光圖像的步驟；以及處理所獲取的圖像的步驟。本發(fā)明的特征在于，對(duì)于每個(gè)電池，提供了確定被調(diào)整以適應(yīng)該電池的激發(fā)水平的預(yù)備步驟，要被監(jiān)視的不同電池的相應(yīng)經(jīng)調(diào)整的激發(fā)水平被修改，使得由不同電池發(fā)射的信號(hào)的發(fā)光強(qiáng)度等于相同的參照發(fā)光強(qiáng)度。
【專利說明】
監(jiān)視光伏電池的質(zhì)量的方法和系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及監(jiān)視例如通過光致發(fā)光或電致發(fā)光的光伏電池的質(zhì)量的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在光伏電池被光照束激發(fā)后所獲取的該電池的光致發(fā)光圖像使得有可能定位可 能損害電池的性能的缺陷。運(yùn)些缺陷作為比圖像背景更暗的區(qū)域出現(xiàn)在圖像中。不同的方 法建議使用光致發(fā)光圖像來確定電池的參數(shù)，尤其是識(shí)別和/或量化存在于電池中的缺陷。
[0003] 由Auga;rten Y.'Trupke T.、Lenio M.'Bauer J.'Weber J.W.、Juhl M.Kasemann M.、Breitenstein 0.(Prog.Photovolt.:Res.Appli.,21:933-941.Doi:10.1002/pip.2180 (2013))所寫的文檔"Calculation of quantitative shunt values using photoluminescence imaging"建議根據(jù)電池的光致發(fā)光圖像對(duì)由于電池中存在的缺陷造 成的電流損耗的量化方法。Mchl B.、Impera D.、Bivour M.、Wa;rta W. ,Schubert M.C.所寫 的文檔('Suns-PLI 曰S 曰 powerful tool for spatially resolved fill factor analysis of solar cells''(Prog.Photovolt.:Res.Appl.Doi 10.1002/pip.2293(2012)) 描述了根據(jù)對(duì)電池的光致發(fā)光圖像的像素測(cè)出的光致發(fā)光強(qiáng)度確定娃電池的開路電壓 (VOC)圖和偽形狀因子(PFF)圖的方法。最后，Johnston S.等人所寫的文檔乂orrelations of Cu(In,Ga)Se2imaging with device performance , defects and microstructural propedies"(J.Vac.Sci.Technol.A 30,040111(2012))研究 了根據(jù)電池的光致發(fā)光圖像 確定的Cu (In, Ga) Se2電池的均值光致發(fā)光強(qiáng)度與一方面電池的開路電壓和另一方面電池 的形狀因子之間的相關(guān)性。
[0004] 在現(xiàn)有方法中，被監(jiān)視的光伏電池的光致發(fā)光圖像是通過由具有固定光照功率密 度的單色(激光）照射激發(fā)電池并激發(fā)預(yù)定義的持續(xù)時(shí)間來獲得的。但是，所獲得的結(jié)果并 不完全令人滿意，因?yàn)?，依賴于被分析的電池，其缺陷在光致發(fā)光圖像中是或多或少可檢測(cè) 的。
[0005] 本發(fā)明意在改善運(yùn)種狀況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 相應(yīng)地，本發(fā)明設(shè)及監(jiān)視多個(gè)光伏電池的質(zhì)量的方法，包括對(duì)每個(gè)電池：
[0007] ?激發(fā)步驟，在此期間要被監(jiān)視的電池經(jīng)受具有既定激發(fā)水平的激發(fā)；
[000引 ?在激發(fā)后獲取要被監(jiān)視的電池的至少一個(gè)發(fā)光圖像的步驟；
[0009] ?處理所獲取的圖像的步驟；
[0010] 其特征在于，對(duì)于每個(gè)電池，提供確定被調(diào)整W適應(yīng)該電池的激發(fā)水平的預(yù)備步 驟，要被監(jiān)視的不同電池的相應(yīng)經(jīng)調(diào)整的激發(fā)水平被修改為使得由不同電池發(fā)射的信號(hào)的 發(fā)光強(qiáng)度等于相同的參照發(fā)光強(qiáng)度。
[0011] 因此本發(fā)明包括修改施加到要被監(jiān)視的不同光伏電池的激發(fā)水平，使得，就其發(fā) 光響應(yīng)而言，所有電池都被放在相同的水平。由于運(yùn)一點(diǎn)，大大限制了不同電池之間的缺陷 被低估或高估的風(fēng)險(xiǎn)。在調(diào)整后的激發(fā)水平下對(duì)要被監(jiān)視的電池進(jìn)行激發(fā)之后所獲得的發(fā) 光圖像的處理使得有可能實(shí)現(xiàn)質(zhì)量監(jiān)視，運(yùn)在不同的電池之間是一致的、可靠的和精確的。
[0012] 在一種特定的實(shí)施例中，在確定被調(diào)整W適應(yīng)電池的激發(fā)水平的預(yù)備步驟期間：
[0013] ?響應(yīng)于初始選定的激發(fā)水平而測(cè)量由電池發(fā)射的發(fā)光強(qiáng)度；
[0014] ?根據(jù)測(cè)得的發(fā)光強(qiáng)度、參照發(fā)光強(qiáng)度W及取決于施加到該電池的激發(fā)水平的電 池發(fā)光響應(yīng)的變化數(shù)據(jù)確定被調(diào)整W適應(yīng)電池的激發(fā)水平。
[0015] 要被監(jiān)視的電池最初利用初始選定的激發(fā)水平被激發(fā)。響應(yīng)于運(yùn)個(gè)初始激發(fā)而由 電池發(fā)射的光子信號(hào)的發(fā)光強(qiáng)度被測(cè)量，W便計(jì)算測(cè)得的強(qiáng)度與參照強(qiáng)度之間的比。根據(jù) 運(yùn)個(gè)比，并且考慮初始施加的激發(fā)水平和取決于激發(fā)水平的發(fā)光強(qiáng)度的已知變化，確定要 被施加到電池的經(jīng)調(diào)整的激發(fā)水平，使得其發(fā)光響應(yīng)等于參照強(qiáng)度。
[0016] 有利地，計(jì)算參照發(fā)光強(qiáng)度與測(cè)得的發(fā)光強(qiáng)度之間的強(qiáng)度比W及取決于針對(duì)初始 選定的激發(fā)水平歸一化的所施加激發(fā)水平的發(fā)光響應(yīng)的變化數(shù)據(jù)，根據(jù)被取作發(fā)光強(qiáng)度的 強(qiáng)度的所述比，借助于所述變化數(shù)據(jù)，直接獲得被調(diào)整W適應(yīng)該電池的激發(fā)水平。
[0017] W運(yùn)種方式，W簡(jiǎn)單快捷的方式確定調(diào)整后的激發(fā)水平，無需補(bǔ)充的計(jì)算。
[0018] 再次有利地，如果要被監(jiān)視的電池由生產(chǎn)線制造，則指定學(xué)習(xí)階段，在此期間：
[0019] ?測(cè)量在所述生產(chǎn)線上制造的多個(gè)學(xué)習(xí)電池的開路電壓；
[0020] ?確定參照開路電壓，包含在由所測(cè)得的開路電壓的均值加上或減去測(cè)得的開路 電壓的分布的標(biāo)準(zhǔn)差的兩倍定義的范圍內(nèi)；
[0021] ?根據(jù)所確定的并用于初始選定的激發(fā)水平的參照開路電壓確定參照發(fā)光強(qiáng)度。
[0022] W運(yùn)種方式，參照發(fā)光強(qiáng)度適于被監(jiān)視的電池的生產(chǎn)線。
[0023] 在一種特定的實(shí)施例中，在學(xué)習(xí)階段期間
[0024] ?使學(xué)習(xí)電池經(jīng)受初始選定的激發(fā)水平并響應(yīng)于激發(fā)而測(cè)量學(xué)習(xí)電池的發(fā)光強(qiáng) 度；
[0025] ?依據(jù)所述學(xué)習(xí)電池的開路電壓，確定經(jīng)受初始選定的激發(fā)水平的學(xué)習(xí)電池的發(fā) 光強(qiáng)度的變化數(shù)據(jù)。
[0026] 通過學(xué)習(xí)，由此可W確定取決于其開路電壓的電池的發(fā)光強(qiáng)度的變化數(shù)據(jù)，并根 據(jù)運(yùn)個(gè)數(shù)據(jù)選擇參照發(fā)光強(qiáng)度。
[0027] 有利地，對(duì)于要被監(jiān)視的每個(gè)電池，該電池的發(fā)光圖像由一組向其分配了相應(yīng)發(fā) 光強(qiáng)度值的像素組成，在處理步驟期間：
[0028] ?將要被監(jiān)視的電池的發(fā)光圖像分解成對(duì)應(yīng)于該電池在無缺陷情況下的第一圖 像和對(duì)應(yīng)于該電池的缺陷的第二圖像，
[0029] ?計(jì)算與第二圖像的像素關(guān)聯(lián)的發(fā)光強(qiáng)度值的均值，W便確定該電池的缺陷的量 化參數(shù)。
[0030] 在要被監(jiān)視的電池的經(jīng)調(diào)整的激發(fā)之后，該電池的發(fā)光響應(yīng)圖像被獲取，然后被 分解成分別對(duì)應(yīng)于圖像背景和電池的缺陷的兩個(gè)輔助圖像。根據(jù)包含電池的缺陷的輔助圖 像，可W構(gòu)建像素的發(fā)光強(qiáng)度的均值并由此確定缺陷的量化參數(shù)。
[0031] 再次有利地，缺陷的量化參數(shù)通過從第一圖像的像素的值的均值確定的校正因子 被校正。
[0032] 由于施加到要被監(jiān)視的電池的激發(fā)水平的調(diào)整，圖像背景應(yīng)當(dāng)理想地全都相同。 但是，特別是由于調(diào)整誤差，輕微的偏差是可能的。其結(jié)果是對(duì)缺陷的低估或高估。為了校 正運(yùn)種情況，缺陷的量化參數(shù)通過從背景圖像的發(fā)光強(qiáng)度的均值確定的校正因子被加權(quán)。
[0033] 在一種特定的實(shí)施例中，在學(xué)習(xí)階段期間，為學(xué)習(xí)電池確定形狀因子的損失的參 數(shù)與缺陷的量化參數(shù)之間的相關(guān)性數(shù)據(jù)。
[0034] 在運(yùn)種情況下，有利地，對(duì)于要被監(jiān)視的每個(gè)電池，根據(jù)已確定的缺陷量化參數(shù)和 所述相關(guān)性數(shù)據(jù)評(píng)估該電池的形狀因子的損失的參數(shù)。
[0035] 因此，基于要被監(jiān)視的電池的缺陷量化參數(shù)，可W估計(jì)缺陷對(duì)形狀因子的影響。更 精確地說，借助由學(xué)習(xí)過程獲得的缺陷量化參數(shù)與形狀因子的損失之間的相關(guān)性數(shù)據(jù)，并 根據(jù)要被監(jiān)視的電池的確定的缺陷量化參數(shù)，可W評(píng)估由缺陷產(chǎn)生的電池的形狀因子的損 失。
[0036] 再次有利地，對(duì)于要被監(jiān)視的每個(gè)電池，前述步驟是在制造過程期間在該電池的 金屬化的步驟之前或之后被執(zhí)行的。
[0037] W運(yùn)種方式，可W暫停有缺陷的電池的制造，尤其是在金屬化之前，并因此節(jié)約金 屬。
[0038] 要被監(jiān)視的電池的激發(fā)模式可W是光束或電流。
[0039] 本發(fā)明還設(shè)及監(jiān)視多個(gè)光伏電池的質(zhì)量的系統(tǒng)，包括用于實(shí)現(xiàn)剛才定義的方法的 步驟的硬件和軟件裝置。
[0040] 在一種特定的實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括：
[0041] ?激發(fā)設(shè)備，適于向要被監(jiān)視的電池施加具有既定的激發(fā)水平的激發(fā)；
[0042] ?用于在激發(fā)后獲取電池的發(fā)光圖像的設(shè)備；
[0043] ?圖像處理模塊；
[0044] 并且其特征在于，該系統(tǒng)包括確定被調(diào)整W適應(yīng)要被監(jiān)視的電池的激發(fā)水平的模 塊，所述模塊適于調(diào)整要被監(jiān)視的電池的相應(yīng)激發(fā)水平，使得由所述電池發(fā)射的發(fā)光強(qiáng)度 等于相同的參照發(fā)光強(qiáng)度。
[0045] 該系統(tǒng)可W包括下列附加特征當(dāng)中全部或一些：
[0046] -確定被調(diào)整W適應(yīng)要被監(jiān)視的電池的激發(fā)水平的模塊，該模塊被布置為，響應(yīng)于 初始選定的激發(fā)水平、參照發(fā)光強(qiáng)度W及取決于施加到電池的激發(fā)水平的電池發(fā)光響應(yīng)的 變化數(shù)據(jù)，根據(jù)所述電池的測(cè)得的發(fā)光強(qiáng)度確定被調(diào)整W適應(yīng)要被監(jiān)視的電池的激發(fā)水 平；
[0047] -它包括被適于確定W下的學(xué)習(xí)模塊
[0048] ?根據(jù)測(cè)得的學(xué)習(xí)電池的開路電壓，確定參照開路電壓，所述參照開路電壓被包 含在由所測(cè)得的開路電壓的均值加上或減去測(cè)得的開路電壓的分布的標(biāo)準(zhǔn)差的兩倍定義 的范圍內(nèi)，及
[0049] ?根據(jù)所確定的并用于初始選定的激發(fā)水平的參照開路電壓確定參照發(fā)光強(qiáng)度；
[0050] -圖像處理模塊適于將在要被監(jiān)視的電池在經(jīng)調(diào)整的激發(fā)水平下被激發(fā)之后所獲 取的所述電池的發(fā)光圖像分解成對(duì)應(yīng)于該電池在無缺陷情況下的第一圖像和對(duì)應(yīng)于該電 池的缺陷的第二圖像，并且它包括確定要被監(jiān)視的電池的缺陷的量化參數(shù)的模塊，該模塊 被布置為計(jì)算與第二圖像的像素關(guān)聯(lián)的發(fā)光強(qiáng)度值的均值；
[0051] -它包括根據(jù)既定的所述電池的缺陷的量化參數(shù)和形狀因子的損失的參數(shù)與缺陷 量化參數(shù)之間的相關(guān)性的數(shù)據(jù)來評(píng)估要被監(jiān)視的電池的形狀因子的損失的參數(shù)的模塊。
[0052] 本發(fā)明還設(shè)及監(jiān)視多個(gè)光伏電池的質(zhì)量的方法，該方法對(duì)于每個(gè)電池包括：
[0053] ?激發(fā)步驟，在此期間要被監(jiān)視的電池經(jīng)受激發(fā)；
[0054] ?在激發(fā)后獲取要被監(jiān)視的電池的至少一個(gè)發(fā)光圖像的步驟；
[0055] ?處理所獲取的圖像的步驟；
[0056] 其特征在于，對(duì)于要被監(jiān)視的每個(gè)電池，在處理步驟期間，將要被監(jiān)視的電池的發(fā) 光圖像分解成對(duì)應(yīng)于該電池在無缺陷情況下的第一圖像和對(duì)應(yīng)于該電池的缺陷的第二圖 像。
[0057] 有利地，為了分解要被監(jiān)視的電池的發(fā)光圖像，該電池的發(fā)光圖像由一組為其分 配了相應(yīng)發(fā)光強(qiáng)度值的像素組成：
[0058] ?選擇所述發(fā)光圖像的多個(gè)像素；
[0059] ?向選定的像素當(dāng)中每一個(gè)分配表示所述像素的局部環(huán)境的值；
[0060] ?根據(jù)被選像素的值向圖像的每個(gè)像素分配新的值，W便獲得對(duì)應(yīng)于該電池在無 缺陷情況下的第一圖像；
[0061 ] ?根據(jù)發(fā)光圖像和第一圖像確定對(duì)應(yīng)于所述電池的缺陷的第二圖像。
[0062] 再次有利地，計(jì)算與第二圖像的像素關(guān)聯(lián)的發(fā)光強(qiáng)度值的均值，W便確定電池的 缺陷的量化參數(shù)。
[0063] 該方法有利地設(shè)及下列附加特征當(dāng)中一些或全部：
[0064] -通過形成電池的發(fā)光圖像與第一圖像之間的比值或差集來獲得所述第二圖像；
[0065] -通過被選像素的值的內(nèi)插向圖像的每個(gè)像素分配新的值；
[0066] -缺陷量化參數(shù)通過根據(jù)第一圖像的像素的值的均值確定的校正因子被校正；
[0067] -發(fā)光圖像的被選像素位于周期性隔開的位置。
[0068] 最后，本發(fā)明設(shè)及監(jiān)視多個(gè)光伏電池的質(zhì)量的系統(tǒng)，包括：
[0069] ?激發(fā)設(shè)備，適于對(duì)要被監(jiān)視的電池施加激發(fā)；
[0070] ?用于在激發(fā)后獲取電池的發(fā)光圖像的設(shè)備；
[0071] ?圖像處理模塊；
[0072] 其特征在于圖像處理模塊適于將要被監(jiān)視的每個(gè)電池的發(fā)光圖像分解成對(duì)應(yīng)于 該電池在無缺陷情況下的第一圖像和對(duì)應(yīng)于該電池的缺陷的第二圖像。
[0073] 圖像處理模塊有利地被設(shè)計(jì)為選擇所述發(fā)光圖像的多個(gè)像素，向選定的每個(gè)像素 分配表示所述像素的局部環(huán)境的值，根據(jù)被選像素的值向圖像的每個(gè)像素分配新的值W便 獲得第一圖像，根據(jù)發(fā)光圖像和第一圖像確定第二圖像。
[0074] 而且，圖像處理模塊有利地適于計(jì)算與第二圖像的像素關(guān)聯(lián)的發(fā)光強(qiáng)度值的均 值，W便確定該電池的缺陷的量化參數(shù)。
【附圖說明】
[0075] 參照附圖，借助W下對(duì)本發(fā)明監(jiān)視多個(gè)光伏電池的質(zhì)量的方法和系統(tǒng)的特定實(shí)施 例的描述，本發(fā)明將被更好地理解，其中：
[0076] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一種特定實(shí)施例的質(zhì)量監(jiān)視系統(tǒng)；
[0077] 圖2示出了取決于所施加的激發(fā)水平的光伏電池的發(fā)光響應(yīng)的變化數(shù)據(jù)，其中激 發(fā)水平的強(qiáng)度相對(duì)于選定的激發(fā)水平歸一化；
[0078] 圖3示出了取決于光伏學(xué)習(xí)電池的開路電壓的運(yùn)些電池的發(fā)光強(qiáng)度的變化數(shù)據(jù)；
[0079] 圖4A示出了相對(duì)于要被監(jiān)視的光伏電池的發(fā)光圖像；
[0080] 圖4B和4C示出了通過圖4A的圖像的分解而獲得的兩個(gè)圖像；
[0081] 圖5A和5B示出了根據(jù)一種特定實(shí)施例的方法的學(xué)習(xí)階段的步驟；
[0082] 圖6A和6B示出了根據(jù)一種特定實(shí)施例的本發(fā)明方法的質(zhì)量監(jiān)視階段的步驟；
[0083] 圖7示出了光伏電池的電流/電壓和功率/電壓的特性；
[0084] 圖8示出了形狀因子的損失的參數(shù)與電池的缺陷量化參數(shù)之間的相關(guān)性的數(shù)據(jù)。
【具體實(shí)施方式】
[0085] 本發(fā)明的質(zhì)量監(jiān)視方法使得有可能監(jiān)視在生產(chǎn)線L上被制造的光伏電池的質(zhì)量， W便，如果合適的話，檢測(cè)與期望的性能相比具有不足性能的一個(gè)或多個(gè)電池。
[0086] 質(zhì)量監(jiān)視由一個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)包括：
[0087] -激發(fā)設(shè)備1，意在激發(fā)光伏電池通過發(fā)光發(fā)射光子，
[0088] -獲取發(fā)光圖像的設(shè)備2,諸如相機(jī)，意在獲取表示響應(yīng)于激發(fā)而由光伏電池發(fā)射 的光子的數(shù)字圖像，換句話說，在激發(fā)后電池的發(fā)光響應(yīng)的圖像，
[0089] -測(cè)量發(fā)光強(qiáng)度的傳感器3,適于測(cè)量在激發(fā)后由光伏電池發(fā)射的光子的信號(hào)的發(fā) 光強(qiáng)度，
[0090] -控制設(shè)備4。
[0091 ]質(zhì)量監(jiān)視系統(tǒng)包括硬件和軟件裝置，W實(shí)現(xiàn)下面描述的方法的步驟。
[0092] 控制設(shè)備4特別包括中央單元(未示出），在本例中是微處理器，W及各種軟件模 塊：
[0093] -學(xué)習(xí)模塊40，能夠控制學(xué)習(xí)階段的步驟的執(zhí)行，
[0094] -確定被調(diào)整為適應(yīng)光伏電池的激發(fā)水平的模塊41，
[00M]-圖像處理和光伏電池的缺陷量化參數(shù)的確定的模塊42，
[0096] -評(píng)估形狀因子的損失的參數(shù)的模塊43，
[0097] -電池選擇的模塊44。
[0098] 控制設(shè)備4還包括儲(chǔ)存存儲(chǔ)器45,尤其是保存在學(xué)習(xí)階段期間獲得的數(shù)據(jù)，W及人 機(jī)接口 46(屏幕、鍵盤，等等）。
[0099] 在運(yùn)里描述的示例實(shí)施例中，光伏電池的激發(fā)模式是激光束。激發(fā)設(shè)備1是激光發(fā) 射源。在一個(gè)變體中，可W使用另一種類型的光束或通過電流的激發(fā)。
[0100] 光伏電池是，例如，娃異質(zhì)結(jié)(S町)電池或太陽能電池。但是，可W預(yù)期本發(fā)明對(duì)任 何其它類型的光伏電池的應(yīng)用。例如，可W提及娃同質(zhì)結(jié)電池、基于無定形娃或其它半導(dǎo)體 的薄層電池，諸如CdTe(蹄化儒）、CuInGaSe (銅銅嫁砸）或GaAs(神化嫁）電池或者甚至多結(jié) 電池。
[0101] 該方法包括在下文中描述的生產(chǎn)線L的初始學(xué)習(xí)階段。 帥]學(xué)習(xí)階段:
[0103] 學(xué)習(xí)階段使得有可能確定關(guān)于由生產(chǎn)線L生產(chǎn)的光伏電池的不同參數(shù)，即：
[0104] -取決于開路電壓的、由生產(chǎn)線L生產(chǎn)的光伏電池的發(fā)光強(qiáng)度的變化數(shù)據(jù)（曲線 Cl);
[0105] -用于要被監(jiān)視的光伏電池的發(fā)光強(qiáng)度的參照值，或目標(biāo)，被標(biāo)記為Ipl,ref;
[0106] -取決于施加到光伏電池的激發(fā)水平的、光伏電池的發(fā)光響應(yīng)的變化數(shù)據(jù)（曲線 C2);
[0107] -光伏電池的缺陷的量化參數(shù)化與該電池的形狀因子的損失的參數(shù)之間的相關(guān)性 的數(shù)據(jù)；
[010引-缺陷量化參數(shù)的闊值TS陸L。
[0109] 學(xué)習(xí)階段包括由生產(chǎn)線L制造一批N個(gè)被稱為"學(xué)習(xí)電池"的光伏電池的第一步 EOO，電池被標(biāo)記為化Al、^A2.....CLAi.....化An。例如，按照期望的精度程度(代表性樣 本），數(shù)字N可W是幾百乃至幾千個(gè)電池。
[0110] 步驟EOl至E06使得有可能確定曲線Cl和參照發(fā)光強(qiáng)度Ipl,ref。
[0111] W已知的方式，光伏電池的特征在于開路電壓"V。。"，其對(duì)應(yīng)于當(dāng)沒有電流I流動(dòng)時(shí) (I = O)電池的端子上的電壓。生產(chǎn)線一般生產(chǎn)其相應(yīng)電壓V。?？赡軓囊粋€(gè)電池到另一個(gè)略有 不同的電池。通常，由生產(chǎn)線生產(chǎn)的一個(gè)批次的光伏電池的電壓V。。關(guān)于均值高斯分布 分布并具有給定的標(biāo)準(zhǔn)偏差0。
[0112] 在步驟EOl期間，每個(gè)學(xué)習(xí)電池 CLAi的開路電壓Vw_i W已知的方式被測(cè)量。
[011引在步驟E02期間，根據(jù)為電池 CLA翊CLAn測(cè)得的電壓Vw_i計(jì)算開路電壓均值:
[0114] 然后，當(dāng)學(xué)習(xí)電池借助于激光發(fā)射設(shè)備1經(jīng)受具有選定照度水平的激發(fā)激光束時(shí)， 測(cè)量學(xué)習(xí)電池 CLAi至化LAn當(dāng)中每一個(gè)的光致發(fā)光響應(yīng)。在運(yùn)里描述的例子中，選擇等于激光 發(fā)射設(shè)備1的最大激光發(fā)射功率的40 %的照度水平，最大激光功率密度是大約120mW/cm2， 并且激光束的發(fā)射持續(xù)時(shí)間為大約10ms?？蒞選擇不同的照度水平，但在任何情況下該照 度水平都適于使得光伏電池的光致發(fā)光響應(yīng)不令獲取設(shè)備2飽和。我們把運(yùn)個(gè)初始選定的 照度水平標(biāo)記為Pinit。在一個(gè)變體中，為了獲得期望的照度水平，可W選擇固定的激光功率 密度(諸如，最大功率的40%)并且通過改變電池的激發(fā)時(shí)間的持續(xù)時(shí)間，即，激光束發(fā)射的 持續(xù)時(shí)間，來調(diào)整照度水平。
[0115] 為了測(cè)量電池在初始選定的照度水平Pinit的光致發(fā)光響應(yīng)，在步驟E03期間，讓每 個(gè)學(xué)習(xí)電池 CLAi經(jīng)受激光束，其中索引i初始等于1，激光設(shè)備1被調(diào)整到其最大發(fā)射功率的 40%的選定功率。
[0116] 在步驟E04期間，測(cè)量響應(yīng)于在步驟E03期間所施加的激光激發(fā)而由學(xué)習(xí)電池 CLAi 發(fā)射的信號(hào)的光致發(fā)光強(qiáng)度IPL_i。
[0117] 對(duì)于給定的照度水平，已知光伏電池的光致發(fā)光強(qiáng)度WL依賴于該電池的開路電 壓V。。。更精確地說，強(qiáng)度
巧正比。換句話說，得到W下關(guān)系：
[0118]
(1)
[0119] 其中；
[0120] -e表示基本電荷；
[0121] -k表示玻耳茲曼常數(shù)，及
[0122] -T表示溫度。
[0123] 步驟E03和E04對(duì)每個(gè)學(xué)習(xí)電池化Ai重復(fù)，索引i的范圍從巧陽。測(cè)試步驟E05被提 供，使得如果索引i小于N則該方法返回到步驟E03(在圖4中的分支N)。當(dāng)所有電池 CLAi的光 致發(fā)光響應(yīng)都已經(jīng)測(cè)出，其中i的范圍從1到N，該方法移動(dòng)到步驟E06(圖5A中的分支Y)。
[0124] 在步驟E05結(jié)束時(shí)，對(duì)每個(gè)學(xué)習(xí)電池化Ai(其中i在1和N之間）都具有一對(duì)測(cè)量值 (￥。。_1，虹_1)，每一個(gè)都包含測(cè)得的開路電壓￥。。_1，從及響應(yīng)于等于設(shè)備1的最大激光發(fā)射功 率的40%的選定照度而測(cè)得的電池 CLAi的光致發(fā)光強(qiáng)度。
[012引在步驟E06期間，根據(jù)對(duì)(Vdc_i，Ipl_i)并且考慮已知的比例關(guān)系（1)，控制設(shè)備4確定 取決于學(xué)習(xí)電池的開路電壓Voc的光致發(fā)光強(qiáng)度Ipl的第一變化數(shù)據(jù)。運(yùn)些第一變化數(shù)據(jù)形 成如圖3所示的曲線Cl。因此運(yùn)個(gè)曲線Cl是根據(jù)由對(duì)(V0c_i，Ipl_i)和關(guān)系（1)構(gòu)成的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù) 確定的。
[0126]在步驟E07期間，控制設(shè)備4根據(jù)參照開路電壓值Vocref并借助曲線Cl確定光致發(fā) 光強(qiáng)度Ipl,ref的參照值。在運(yùn)里描述的示例實(shí)施例中，參照開路電壓Vowef被選擇為等于開 路電壓的均值因此參照強(qiáng)度等于與參照電壓V。。,ref關(guān)聯(lián)的（或禪合到其的)光致發(fā)光強(qiáng) 度，在運(yùn)里等于曲線Cl上的礙。在一個(gè)變體中，參照電壓Vocref可W是均值駿增加兩倍的標(biāo) 準(zhǔn)差O和均值驚：減去兩倍的標(biāo)準(zhǔn)差〇之間的任何一個(gè)電壓值V。。，即，在區(qū)間
么內(nèi)。 …127」然后該萬法轉(zhuǎn)到步驟E08至EOll，運(yùn)些步驟使得能夠確定取決于施加到光伏電池 的照度水平的、由生產(chǎn)線L生產(chǎn)的該電池的光致發(fā)光響應(yīng)的第二變化數(shù)據(jù)。"光致發(fā)光響應(yīng)" 在運(yùn)里意味著響應(yīng)于激發(fā)而由電池發(fā)射的光子信號(hào)的光致發(fā)光強(qiáng)度。運(yùn)些第二變化數(shù)據(jù)形 成標(biāo)記為C2的第二曲線，諸如在圖2中表示的。注意，變化曲線C2可W從單個(gè)學(xué)習(xí)電池或甚至 幾個(gè)學(xué)習(xí)電池確定。事實(shí)上，取決于照度水平的、由生產(chǎn)線L生產(chǎn)的電池的光致發(fā)光響應(yīng)的 變化從一個(gè)電池到另一個(gè)電池，特別是電池的開路電壓，是類似或基本上類似的。在運(yùn)里描 述的特定示例實(shí)施例中，步驟E08至El 1在運(yùn)里對(duì)諸如電池 CLAi的學(xué)習(xí)電池執(zhí)行。在變體中， 可W對(duì)有限數(shù)量的學(xué)習(xí)電池重復(fù)運(yùn)些步驟E08至EOl 1。
[012引參照?qǐng)D5B，在步驟E08期間，使電池 CLAi經(jīng)受激光功率電平門，索引j初始等于1。例 如，所施加的第一激光功率電平Pi對(duì)應(yīng)于激光設(shè)備1的最大激光功率發(fā)射的10%。
[0129] 在步驟E09期間，現(xiàn)慢電池 CLAi響應(yīng)于功率為Pj的激光激發(fā)的光致發(fā)光響應(yīng)，即，由 它發(fā)射的光子信號(hào)的發(fā)光強(qiáng)度，標(biāo)記為Ipl_i[Pj]。
[0130] 步驟E08和E09對(duì)多個(gè)激光功率電平重復(fù)，其中j = l，2,3,. . .，M，例如從激光器1的 最大激光功率的10 %至80 %左右。例如，對(duì)對(duì)應(yīng)的多個(gè)不同激光功率電平執(zhí)行發(fā)光強(qiáng)度 Ipl_i化]的數(shù)十個(gè)測(cè)量。
[0131] 提供了測(cè)試步驟E010,使得，如果索引j小于M(在圖5B中的分支N)，則該方法返回 步驟E08。當(dāng)電池 CLAi的光致發(fā)光響應(yīng)已對(duì)M個(gè)照度水平Pj測(cè)量之后，其中j = 1，2，3，...，M， 該方法移動(dòng)到步驟EOl I (圖5B中的分支Y)。
[0132] 在步驟EO10結(jié)束時(shí)，一旦步驟EO8和EO9已經(jīng)重復(fù)M次，就獲得M個(gè)值對(duì)(Pj，IPL_i [Pj])，其中 j = l，2,3，...，M。
[01削在步驟EOl 1期間，根據(jù)M個(gè)值對(duì)化，Ipl_i化])，控制設(shè)備軸角定取決于照度水平的、由生 產(chǎn)線L生產(chǎn)的光伏電池的光致發(fā)光強(qiáng)度的第二變化數(shù)據(jù)。運(yùn)些第二變化數(shù)據(jù)形成曲線C2,如圖2 中所表示的。運(yùn)個(gè)曲線C2對(duì)于由生產(chǎn)線L生產(chǎn)的所有電池是相同的，或基本上相同，而不考 慮其各自的值V。。。在圖2所示的情況下，曲線C2可通過
類型的多項(xiàng)式法來調(diào)整。
[0134] 因此，學(xué)習(xí)階段使得有可能基于學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)（即，關(guān)于學(xué)習(xí)電池的測(cè)量數(shù)據(jù))確定變 化曲線Cl和C2,并且可在生產(chǎn)線L被置于服務(wù)的第一時(shí)間執(zhí)行。
[0135] 學(xué)習(xí)階段還包括步驟EO12和EO13，使得有可能確定缺陷量化參數(shù)的臨界闊值 TSHgl。運(yùn)些步驟E012和E013將在下面進(jìn)一步描述。
[0側(cè)質(zhì)量監(jiān)視
[0137] 我們現(xiàn)在將描述由生產(chǎn)線L生產(chǎn)的光伏電池的質(zhì)量監(jiān)視的階段，運(yùn)是在學(xué)習(xí)階段 之后被執(zhí)行的。我們將要被監(jiān)視的一組光伏電池標(biāo)記為化Ck,其中k=l，2, ...。
[0138] 在運(yùn)里描述的特定實(shí)施例中，在電池的制造過程結(jié)束之前，并且更精確地是在其 金屬化之前，質(zhì)量監(jiān)視對(duì)要被監(jiān)視的每個(gè)電池化Ck執(zhí)行。
[0139] 質(zhì)量監(jiān)視包括對(duì)于要被監(jiān)視的每個(gè)電池化Ck:
[0140] ?預(yù)備步驟E2,確定被調(diào)整為適應(yīng)要被監(jiān)視的每個(gè)電池化Ck的激發(fā)水平；
[0141] ?激發(fā)步驟E3,在此期間，所述電池化Ck經(jīng)受在調(diào)整后的激發(fā)水平下的激發(fā)；
[0142] ?在激發(fā)后獲取電池化Ck的至少一個(gè)發(fā)光圖像的步驟E4;
[0143] ?處理所獲取的圖像的步驟E5。
[0144] 激發(fā)水平的調(diào)整:
[0145] 預(yù)備步驟E2包括確定被調(diào)整W適應(yīng)所述電池化Ck的激發(fā)水平，在目前的情況下是 照度水平。根據(jù)定義，"被調(diào)整W適應(yīng)"光伏電池的激發(fā)水平是適于使得響應(yīng)于所施加的激 發(fā)水平而由所討論的電池發(fā)射的光子信號(hào)的發(fā)光強(qiáng)度Ipl,k等于參照強(qiáng)度Ipl,ref。我們將被 調(diào)整W適應(yīng)電池化Ck的激發(fā)水平標(biāo)記為PKLCk]，在運(yùn)里對(duì)應(yīng)于通過激光發(fā)射設(shè)備1的最大 發(fā)射功率的百分比定義的照度水平。
[0146] 步驟E2包括W下參照?qǐng)D6A描述的子步驟E20至E23。
[0147] 子步驟E20包括借助激光發(fā)射設(shè)備1讓要被監(jiān)視的電池化Ck經(jīng)受初始選定的激發(fā) 水平Pinit。初始激發(fā)水平Pinit對(duì)應(yīng)于照度水平，在運(yùn)里等于激光設(shè)備1的最大激光發(fā)射功率 的 40 %。
[0148] 傳感器2在子步驟E21期間測(cè)量響應(yīng)于激發(fā)Pinit而由電池化Ck發(fā)射的光子信號(hào)的光 致發(fā)光強(qiáng)度IPL,k[Pinit]。
[0149] 在子步驟E22期間，控制設(shè)備4計(jì)算發(fā)光強(qiáng)度的參照值與發(fā)光強(qiáng)度的測(cè)定值之間的 強(qiáng)度比，即，在IPL.ref和IPL,k[Pinit]之間。我們把運(yùn)個(gè)強(qiáng)度比標(biāo)記為RIk:
[0150]
[0151] 在步驟E23期同，巧制設(shè)備4根據(jù)強(qiáng)度比RIk并借助曲線C2確定被調(diào)整W適應(yīng)電池 化Ck的激發(fā)水平P [化Ck]。
[0152] 運(yùn)個(gè)強(qiáng)度比RIk對(duì)應(yīng)于構(gòu)成要應(yīng)用到初始激發(fā)水平Pinit的調(diào)整因子Qk的照度水平 的比，W獲得被調(diào)整W適應(yīng)電池化Ck的激發(fā)水平。
[0153] 在運(yùn)里描述的特定實(shí)施例中，曲線C2是針對(duì)初始選定的照度水平Pinit歸一化的。運(yùn) 意味著在由Pinit定義的照度水平(在此為40%)下的光致發(fā)光響應(yīng)升至I并且曲線C2的所有 點(diǎn)W類似的方式被修改。由于運(yùn)一點(diǎn)，根據(jù)取作光致發(fā)光響應(yīng)的比RIk,經(jīng)調(diào)整的照度水平P [化Ck]直接由曲線C2給出。換句話說，被調(diào)整W適應(yīng)電池化Ck的照度水平是曲線C2上與等于 強(qiáng)度比RIk的光致發(fā)光響應(yīng)關(guān)聯(lián)的照度水平。
[0154] W要被監(jiān)視的電池，例如化Cl,作為例子，對(duì)其施加等于激光發(fā)射設(shè)備1的最大功 率的40 %的初始選定的照度水平Pinit。參照?qǐng)D2，響應(yīng)于在Pinit的照度(40 % )而由電池化Cl 發(fā)射的光子信號(hào)的光致發(fā)光強(qiáng)度IPL,l[Pinit]是大約40000個(gè)光子。如果圖2中的參照強(qiáng)度 Ipl,ref等于20000個(gè)光子，則強(qiáng)度比等于0.5。在曲線C2上，0.5的光致發(fā)光響應(yīng)(RIi)的歸一化 值對(duì)應(yīng)于為最大激光功率的25%的照度水平。由此確定被調(diào)整W適應(yīng)電池化Cl的照度水平 等于最大激光功率的25%。
[01巧]邀簽
[0156] 在激發(fā)步驟E3期間，要被監(jiān)視的電池化Ck經(jīng)受處于如在步驟E2期間確定的調(diào)整后 的激發(fā)水平的激發(fā)。在運(yùn)里描述的特定例子中，要被監(jiān)視的電池化Ck因此經(jīng)受調(diào)整后的照 度，其水平由先前在步驟E2中確定的功率P [ &Ck]定義。
[0157] 莖莖
[0158] 在步驟E4期間，獲取設(shè)備2在處于照度水平PKLCk]下的激發(fā)后取得電池化Ck的光 致發(fā)光響應(yīng)的光致發(fā)光圖像，標(biāo)記為IMpl,k。要被監(jiān)視的所述電池化Ck的光致發(fā)光圖像IMpl,k 由與相應(yīng)的發(fā)光強(qiáng)度值(標(biāo)記為IMpl,k,i)關(guān)聯(lián)的一組像素 Pi組成，其中i在運(yùn)里表示像素索 引。換句話說，發(fā)光強(qiáng)度IMPL,k,i被分配給每個(gè)圖像像素 pi。我們把所獲取的光致發(fā)光圖像的 像素 Pi的總數(shù)標(biāo)記為n。
[0159] 圖像處理
[0160] 然后控制設(shè)備4執(zhí)行設(shè)及下文參照?qǐng)D6B描述的子步驟E50至E53中的圖像處理步驟 E5。圖像處理E5使得有可能根據(jù)光致發(fā)光圖像IMpla確定要被監(jiān)視的電池化Ck的缺陷的量化 參數(shù)化K。
[0161] 在子步驟E50期間，控制設(shè)備4將要被監(jiān)視的電池化Ck的光致發(fā)光圖像IMpla分解成 對(duì)應(yīng)于該電池在無缺陷情況下的第一圖像IM化L,k和對(duì)應(yīng)于該電池的缺陷的第二圖像 IM d P L, k。因此，解禪電池化C K的光致發(fā)光響應(yīng)與電池中缺陷的存在而產(chǎn)生的效果。圖像 IMOpl, k表示原始圖像IMpl, k的背景并且對(duì)應(yīng)于電池化CK在無缺陷情況下的光致發(fā)光響應(yīng)。
[0162] 為了獲得第一圖像BTOpl,k，可W例如通過選擇運(yùn)個(gè)原始圖像的N個(gè)像素來分解原 始圖像IMpl,k。運(yùn)N個(gè)像素可W有利地位于周期性隔開的位置。它們形成像素的矩陣。
[0163] 然后向運(yùn)N個(gè)像素中每一個(gè)分配表示其直接局部環(huán)境的值。給定像素的局部環(huán)境 是由包含那個(gè)像素的空間區(qū)域定義的，例如其中屯、為被選像素的正方形區(qū)域。運(yùn)個(gè)局部環(huán) 境區(qū)域的尺寸被修改為大于易于設(shè)及該電池的當(dāng)前缺陷，運(yùn)一般是眾所周知的。
[0164] 分配給N個(gè)被選像素當(dāng)中每一個(gè)的值是圍繞那個(gè)像素并構(gòu)成其局部環(huán)境的區(qū)域的 最高像素值。
[0165] 接下來，根據(jù)分配給N個(gè)被選像素的值向圖像的每個(gè)像素分配新的值，W便獲得對(duì) 應(yīng)于電池在無缺陷情況下的第一圖像。有利地，圖像像素的新值通過分配給N個(gè)被選像素的 值的內(nèi)插來確定。換句話說，除了最初被選的N個(gè)像素(其具有它們的環(huán)境的最高值），通過 內(nèi)插計(jì)算，向圖像的每個(gè)像素重新分配新的值。因此獲得對(duì)應(yīng)于該電池在無缺陷情況下的 第一圖像。
[0166] 代替向N個(gè)被選像素當(dāng)中每一個(gè)分配其局部環(huán)境的最高像素值，可W向其分配表 示其局部環(huán)境的不同的值，例如運(yùn)個(gè)局部環(huán)境的像素值的均值。
[0167] 接下來，根據(jù)發(fā)光圖像(或原始圖像HMpl,謝第一圖像IMOPL.k確定對(duì)應(yīng)于該電池的 缺陷的第二圖像IMdPL,k。電池的缺陷的第二圖像IMdPLk是通過形成原始圖像IMpla與無缺陷 情況下的圖像IM化L,k之間的比值或者通過執(zhí)行原始圖像IMpl,k與無缺陷情況下的圖像 IMOpl, k之間的差集來獲得的。
[0168] 運(yùn)種方法使得有可能通過消除其中光致發(fā)光響應(yīng)弱的區(qū)域，即，被認(rèn)為是缺陷的 區(qū)域，來重建圖像，從而獲得對(duì)應(yīng)于電池在無缺陷情況下的圖像的第一圖像IMOpl,k。
[0169] 每個(gè)圖像（IMPL,k JMOpl,k，IMdPL,k)包含索引為i的n個(gè)相應(yīng)像素并且所述像素被分 配發(fā)光強(qiáng)度的相應(yīng)值（Ipl,k,i, IOpl,k,i, IdpL,k,i)。
[0170] 在子步驟E51期間，借助于W下等式，控制設(shè)備4計(jì)算分配給缺陷的圖像IMdPL,k的 像素的發(fā)光強(qiáng)度的均値：
[0171](2)
[0172] 其中
[0173] -IdPL,k,i表示與圖像IMdPLk的索引i的像素關(guān)聯(lián)的光致發(fā)光強(qiáng)度；
[0174] -n表示所考慮的圖像中的像素的總數(shù)。
[0175] 等式(2)的結(jié)果構(gòu)成用于要被監(jiān)視的電池化Ck的缺陷的量化的第一參數(shù)。
[0176] 在子步驟E52期間，借助于W下等式，控制設(shè)備4計(jì)算與無缺陷情況下的圖像 IMOpla的像素關(guān)聯(lián)的發(fā)光強(qiáng)度的均值：
[0177]
(3)
[017引其中
[0179] -IOpl,k,康示與圖像IMOpla的索引i的像素關(guān)聯(lián)的光致發(fā)光強(qiáng)度；
[0180] -n表示所考慮的圖像中像素的總數(shù)。
[0181] 在子步驟E53期間，控制設(shè)備4根據(jù)W下等式借助均值GdA校正缺陷的量化的第一 參數(shù)Gd,k:
[0182]
)
[0183] 運(yùn)個(gè)等式GLk的結(jié)果構(gòu)成電池化Ck的缺陷的量化的校正參數(shù)。
[0184] 參數(shù)Gd,k通過元素的加權(quán)使得有可能校正由于施加到不同電池的經(jīng)調(diào)整 的照度水平的精度缺乏所造成的可能偏差。理想的是，在照度水平已被調(diào)節(jié)或調(diào)整的情況 下，該參數(shù)GdA對(duì)于要被監(jiān)視的所有電池都是相同的，因此光致發(fā)光強(qiáng)度都相同（等于參照 發(fā)光強(qiáng)度）。但是，在實(shí)踐中，響應(yīng)于經(jīng)調(diào)整的照度水平而由要被監(jiān)視的電池化Ck發(fā)射的發(fā) 光強(qiáng)度Ipl,k會(huì)相對(duì)于預(yù)期的參照發(fā)光強(qiáng)度Ipl,ref稍微偏離，例如，由于激光發(fā)射設(shè)備1的調(diào) 節(jié)的微小誤差。運(yùn)導(dǎo)致缺陷量化參數(shù)Gd,k的高估或低估，分別在Ipl,k大于或小于Ipl,ref的情 況下。元！
自成參數(shù)Gd,k的校正因子，從而使得有可能補(bǔ)償要被監(jiān)視的電池化Ck的 發(fā)光強(qiáng)度的可能偏差。
[01化]參數(shù)化和A FF之間的相關(guān)性
[0186] 圖7示出了光伏電池的電流/電壓（曲線Ci_v)和功率/電壓（曲線Cp)特性。在運(yùn)個(gè)圖 7中：
[0187] -Isc表示電池的短路電流，即，當(dāng)其端子上的電壓為零時(shí)(V = O)流過電池的電流；
[0188] -Voc表示電池的開路電壓，即，當(dāng)流動(dòng)的電流為零時(shí)（I = 0)在電池的端子上的電 壓；
[0189] -Imp和Vmp分別表示由電池提供的功率處于最大值時(shí)電池的工作點(diǎn)的電流和電壓。
[0190] 根據(jù)定義，光伏電池的形狀因子等于
[0191]
[0192] 形式因子FF是由電池提供的最大功率與如果它無缺陷/是完美的話將提供的理想 功率之間的比。運(yùn)個(gè)因子FF最終表示電池的理想程度并且它構(gòu)成指示電池的性能的參數(shù)。 某些缺陷（例如，化學(xué)雜質(zhì)、微裂紋、位錯(cuò)，等等）易于在其制造過程中在電池中發(fā)生并造成 形狀因子FF的減小。我們把形狀因子的損失的參數(shù)標(biāo)記為A FF，表示形狀因子的減小幅度。
[0193] 如前面所指出的，該方法的學(xué)習(xí)階段包括對(duì)于學(xué)習(xí)電池化AiQ的范圍從1到N)確 定用于缺陷量化參數(shù)GLi與形狀因子的損失的參數(shù)A FFi之間的相關(guān)性的步驟E012。運(yùn)個(gè)步 驟EO12設(shè)及，對(duì)于每個(gè)學(xué)習(xí)電池 CLAi:
[0194] -第一子步驟E0120,包括為電池 CLAi測(cè)量形狀因子的損失，即AFFi;
[01巧]-第二子步驟E0121，包括為學(xué)習(xí)電池 CLAi計(jì)算參數(shù)化i。
[0196] 步驟E0120和E0121對(duì)每個(gè)學(xué)習(xí)電池重復(fù)(測(cè)試E0122)。
[0197] 在步驟E0120期間，形狀因子的損失A FFi對(duì)金屬化后完成的學(xué)習(xí)電池進(jìn)行評(píng)估。 例如，形狀因子的損失A FFi可W被定義為如對(duì)電池 CLAi測(cè)量的實(shí)際形狀因子與用于電池 CLAi的參照形狀因子之間的差。作為變體，可W使用考慮影響形狀因子的不同的物理現(xiàn)象 (串聯(lián)電阻、并聯(lián)電阻、重組，等等）的A F F i量化的更精確方法，如在2 013年10月IE E E Jou;rnalofphotovoltaics,Vol.3,No.4上發(fā)表的、數(shù)字對(duì)象標(biāo)識(shí)符10.1109/ JPH0T0V. 2013.2270348 的文章 "A Fill Factor Loss Analysis Method for Silicon Wafer Solar Cells"中所描述的。
[0198] 子步驟E0121包括在執(zhí)行步驟E2至E4之后執(zhí)行對(duì)學(xué)習(xí)電池 CLAi計(jì)算缺陷量化參數(shù) 的步驟E5,其中步驟E2至E4包括確定被調(diào)整為適應(yīng)電池 CLAi的照度水平、利用最初選定 的照度水平Pinit激發(fā)電池 CLAi,并且響應(yīng)于調(diào)整后的照度獲取電池 CLAi的光致發(fā)光圖像。
[0199] 在步驟E012結(jié)束時(shí)，設(shè)備4保存取決于缺陷量化參數(shù)化的、形狀因子的損失的參數(shù) AFF的變化數(shù)據(jù)，如圖8所示。
[0200] 在步驟E013期間，設(shè)備4確定缺陷量化參數(shù)的臨界闊值，標(biāo)記為T甜GL，超出該闊值 的形狀因子的損失被估計(jì)為非常重要，因?yàn)樵撾姵氐男阅苁橇钊藵M意的。例如，參照?qǐng)D8,運(yùn) 個(gè)闊值TS此L被設(shè)定在4.75。當(dāng)然，運(yùn)個(gè)闊值可W對(duì)另一電池生產(chǎn)線不同。
[0201] 被監(jiān)視的電池化Ck的選擇
[0202] 要被監(jiān)視的每個(gè)電池化Ck的質(zhì)量監(jiān)視階段包括，在確定電池的參數(shù)化K的步驟(步 驟E5)之后，測(cè)試步驟E6包括確定電池化Ck的性能是否令人滿意。測(cè)試E6包括確定缺陷量化 參數(shù)GLk是大于還是等于臨界闊值TS此L。
[0203] 如果測(cè)試是否定的，則電池化Ck的質(zhì)量被判斷為令人滿意的并且電池化Ck可W移 動(dòng)到其制造過程中的下一步，在目前的情況下是金屬化步驟E7。
[0204] 如果測(cè)試是肯定的，則電池化Ck的性能被認(rèn)為是不令人滿意的并且電池化Ck從生 產(chǎn)線L中被除去(步驟E8)。
[0205] 在運(yùn)里剛描述的示例實(shí)施例中，質(zhì)量監(jiān)視方法在電池的金屬化步驟之前執(zhí)行，金 屬化步驟是在制造結(jié)束時(shí)執(zhí)行的。由于運(yùn)一點(diǎn)，有缺陷的電池可W在金屬化之前從生產(chǎn)線 被去除，運(yùn)使得有可能節(jié)省金屬。但是，可W預(yù)期質(zhì)量監(jiān)視方法在電池制造結(jié)束時(shí)執(zhí)行。
[0206] 該方法的不同步驟是由控制設(shè)備4的對(duì)應(yīng)模塊執(zhí)行或者在其控制下執(zhí)行的，特別 是：
[0207] -學(xué)習(xí)模塊40能夠執(zhí)行學(xué)習(xí)階段的步驟；
[0208] -確定激發(fā)的模塊41能夠執(zhí)行確定激發(fā)水平的步驟E2;
[0209] -圖像處理模塊42能夠執(zhí)行圖像處理步驟E5;
[0210] -電池選擇模塊44能夠執(zhí)行步驟E6至E8。
[0211] 在剛描述的特定實(shí)施例中，提供了學(xué)習(xí)階段(步驟EOO至EOll)，使得有可能確定變 化曲線Cl和C2，然后，對(duì)每個(gè)電池化Ck，確定被調(diào)整W適應(yīng)所討論的電池化Ck的激發(fā)水平P [化Ck]步驟E2。
[0212] 在另一個(gè)特定實(shí)施例中，電池化Ck在預(yù)定義的、非自適應(yīng)的激發(fā)水平被激發(fā)，運(yùn)可 W對(duì)所有的電池都相同。要被監(jiān)視的電池化Ck的激發(fā)水平在運(yùn)種情況下沒有被調(diào)整W適應(yīng) 所討論的電池。典型的激發(fā)水平為大約1個(gè)太陽。但是，運(yùn)個(gè)激發(fā)水平可W更低或更高，特別 地，在0.1和10個(gè)太陽之間。在運(yùn)種情況下，監(jiān)視電池化Ck的質(zhì)量的方法類似于剛剛描述的 方法，區(qū)別在于它不包括學(xué)習(xí)階段(步驟EOO至EOll)或確定被調(diào)整為適應(yīng)每個(gè)電池的激發(fā) 水平的步驟化2)。根據(jù)運(yùn)另一實(shí)施例的方法包括，對(duì)于每個(gè)電池：
[0213] ?激發(fā)步驟E3,在此其間，要被監(jiān)視的電池化Ck經(jīng)受處于預(yù)定義激發(fā)水平的激發(fā) (未具體被調(diào)整W適應(yīng)該電池）；
[0214] ?在激發(fā)后獲取要被監(jiān)視的電池化Ck的至少一個(gè)發(fā)光圖像IMpla的步驟E4;
[0215] ?處理所獲取的圖像IMpl,k的步驟E5。
[0216] 在處理步驟E5期間，要被監(jiān)視的每個(gè)電池化Ck的發(fā)光圖像被分解成對(duì)應(yīng)于電池在 無缺陷情況下的第一圖像和對(duì)應(yīng)于所述電池的缺陷的第二圖像(步驟E50)。電池的發(fā)光圖 像由向其分配相應(yīng)發(fā)光強(qiáng)度值的一組像素組成，W便分解圖像IMpl,k:
[0217] ?選擇所述發(fā)光圖像IMpla的N個(gè)像素；
[0218] ?向每個(gè)被選像素分配表示所述像素的局部環(huán)境的值；
[0219] ?根據(jù)被選像素的值向圖像的每個(gè)像素分配新的值，W便獲得第一圖像IMOPL.k;
[0。0] 參確定第二圖像IMdPL,k，例如，通過形成電池 IMpl,k的發(fā)光圖像與第一圖像IMOpl,k 之間的比值或差集。
[0221] 發(fā)光圖像的被選像素可位于周期性隔開的位置。被選像素的局部環(huán)境是包含被選 像素的區(qū)域，例如，中屯、在該被選像素的正方形。獲得分配給圖像的每個(gè)像素的新的值，例 如，通過被選像素的值的內(nèi)插。
[0222] 然后計(jì)算(步驟E51)與第二圖像的像素關(guān)聯(lián)的發(fā)光強(qiáng)度值的均值，W便確定電池 的缺陷量化參數(shù)，如先前所解釋的。
[0223]對(duì)于運(yùn)個(gè)另一實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)，監(jiān)視系統(tǒng)類似于先前所描述的，區(qū)別在于控制設(shè)備4 不包括學(xué)習(xí)模塊40或確定經(jīng)調(diào)整的激發(fā)水平的模塊41。因此，該系統(tǒng)包括適于對(duì)要被監(jiān)視 的電池施加激發(fā)的激發(fā)設(shè)備、在激發(fā)后獲取電池的發(fā)光圖像的設(shè)備和包括圖像處理模塊42 的控制設(shè)備、評(píng)估形狀因子的損失的參數(shù)的模塊43, W及電池選擇模塊44。圖像處理模塊42 適于將每個(gè)要被監(jiān)視的電池的發(fā)光圖像分解成對(duì)應(yīng)于電池在無缺陷情況下的第一圖像和 對(duì)應(yīng)于電池的缺陷的第二圖像，尤其是適于選擇所述發(fā)光圖像的N個(gè)像素，向每個(gè)被選像素 分配表示所述像素的局部環(huán)境的值，根據(jù)被選像素的值向圖像的每個(gè)像素分配新的值W便 獲得第一圖像、根據(jù)發(fā)光圖像和第一圖像確定第二圖像。而且，圖像處理模塊可W適于計(jì)算 與第二圖像的像素關(guān)聯(lián)的發(fā)光強(qiáng)度值的均值，W便確定電池的缺陷的量化參數(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種監(jiān)視多個(gè)光伏電池(CLCk)的質(zhì)量的方法，涉及對(duì)每個(gè)電池： ?激發(fā)步驟(E3)，在所述激發(fā)步驟期間要被監(jiān)視的電池(CLCk)經(jīng)受激發(fā)； ?在激發(fā)后獲取要被監(jiān)視的電池(CLCk)的至少一個(gè)發(fā)光圖像(M^k)的步驟(E4); ?處理所獲取的圖像aMpL,k)的步驟(E5); 其特征在于，對(duì)于要被監(jiān)視的每個(gè)電池，在處理步驟期間，將要被監(jiān)視的電池(CLCk)的 發(fā)光圖像分解(E50)成對(duì)應(yīng)于該電池在無缺陷情況下的第一圖像和對(duì)應(yīng)于該電池的缺陷的 第二圖像。2. 如前一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，為了分解要被監(jiān)視的電池(CLCk)的發(fā)光圖 像，其中該電池的發(fā)光圖像由向其分配相應(yīng)發(fā)光強(qiáng)度值的一組像素組成： ?選擇所述發(fā)光圖像的多個(gè)(N個(gè))像素； ?向被選的每個(gè)像素分配表示所述像素的局部環(huán)境的值； ?根據(jù)被選像素的值向圖像的每個(gè)像素分配新的值，以便獲得對(duì)應(yīng)于電池在無缺陷情 況下的第一圖像； ?基于發(fā)光圖像和第一圖像確定對(duì)應(yīng)于所述電池的缺陷的第二圖像。3. 如前一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于計(jì)算(E51)與第二圖像的像素關(guān)聯(lián)的發(fā)光 強(qiáng)度值的均值，以便確定電池的缺陷的量化參數(shù)。4. 如前面權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于通過形成電池的發(fā)光圖像與第一圖像 之間的比值或差集而獲得所述第二圖像。5. 如前面權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于通過被選像素的值的內(nèi)插來向圖像的 每個(gè)像素分配新的值。6. 如權(quán)利要求3至5之一所述的方法，特征在于所述缺陷的量化參數(shù)是通過從第一圖像 的像素的值的均值確定的校正因子來校正(E53)的。7. 如前面權(quán)利要求之一所述的方法，特征在于發(fā)光圖像的被選像素位于周期性隔開的 位置。8. -種監(jiān)視多個(gè)光伏電池(CLCk)的質(zhì)量的方法，涉及對(duì)每個(gè)電池： ?激發(fā)步驟(E3)，在所述激發(fā)步驟期間要被監(jiān)視的電池(CLCk)經(jīng)受具有既定激發(fā)水平 的激發(fā)； ?在激發(fā)后獲取要被監(jiān)視的電池(CLCk)的至少一個(gè)發(fā)光圖像(M^k)的步驟(E4); ?處理所獲取的圖像aMpL,k)的步驟(E5); 其特征在于，對(duì)于每個(gè)電池(CLCk)，提供了確定被調(diào)整以適應(yīng)該電池(CLCk)的激發(fā)水平 (P[CLCk])的預(yù)備步驟(E2)，要被監(jiān)視的不同電池的相應(yīng)經(jīng)調(diào)整的激發(fā)水平被修改為使得 由不同電池發(fā)射的信號(hào)的發(fā)光強(qiáng)度(IpL,k)等于相同的參照發(fā)光強(qiáng)度(IpL,rrf)。9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在確定被調(diào)整以適應(yīng)該電池的激發(fā)水平的預(yù) 備步驟(E2)期間： ?響應(yīng)于初始選定的激發(fā)水平（Pinit)而測(cè)量（E20)由電池發(fā)射的發(fā)光強(qiáng)度（IPL, k [Pinit])； ?根據(jù)測(cè)得的發(fā)光強(qiáng)度、參照發(fā)光強(qiáng)度（IPL,ref)以及取決于施加到該電池的激發(fā)水平 的電池發(fā)光響應(yīng)的變化數(shù)據(jù)(C2)確定(E23)被調(diào)整以適應(yīng)該電池的激發(fā)水平(P [ CLCk])。10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于計(jì)算(E22)參照發(fā)光強(qiáng)度與測(cè)得的發(fā)光強(qiáng)度 之間的強(qiáng)度比，并且取決于針對(duì)初始選定的激發(fā)水平歸一化的所施加的激發(fā)水平的發(fā)光響 應(yīng)的變化數(shù)據(jù)，基于被取作發(fā)光強(qiáng)度的所述強(qiáng)度比，借助于所述變化數(shù)據(jù)，直接獲得被調(diào)整 以適應(yīng)該電池的激發(fā)水平。11. 如權(quán)利要求8至10之一所述的方法，特征在于，被要監(jiān)視的電池由生產(chǎn)線制造，該方 法包括學(xué)習(xí)階段，在所述學(xué)習(xí)階段期間： #測(cè)量(EOl)在所述生產(chǎn)線上制造的多個(gè)學(xué)習(xí)電池的開路電壓； ?確定(E02)參照開路電壓，所述參照開路電壓包含在由所測(cè)得的開路電壓的均值加 上或減去測(cè)得的開路電壓的分布的標(biāo)準(zhǔn)差的兩倍定義的范圍內(nèi)； ?根據(jù)所確定的并用于初始選定的激發(fā)水平的參照開路電壓確定(E07)參照發(fā)光強(qiáng) 度。12. 如前一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在所述學(xué)習(xí)階段期間： ?使學(xué)習(xí)電池經(jīng)受(E03)初始選定的激發(fā)水平并響應(yīng)于激發(fā)而測(cè)量(E04)學(xué)習(xí)電池的 發(fā)光強(qiáng)度； ?根據(jù)所述學(xué)習(xí)電池的開路電壓，確定(E06)經(jīng)受初始選定的激發(fā)水平的學(xué)習(xí)電池的 發(fā)光強(qiáng)度的變化數(shù)據(jù)。13. 如權(quán)利要求8至12之一所述的方法，其特征在于，對(duì)于要被監(jiān)視的每個(gè)電池，該電池 的發(fā)光圖像由一組向其分配了相應(yīng)發(fā)光強(qiáng)度值的像素組成，在處理步驟期間： ?將要被監(jiān)視的電池的發(fā)光圖像分解(E50)成對(duì)應(yīng)于該電池在無缺陷情況下的第一圖 像和對(duì)應(yīng)于該電池的缺陷的第二圖像， ?計(jì)算(E51)與第二圖像的像素關(guān)聯(lián)的發(fā)光強(qiáng)度值的均值，以便確定電池的缺陷的量 化參數(shù)。14. 如前一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，為了分解要被監(jiān)視的電池的發(fā)光圖像： ?選擇所述發(fā)光圖像的多個(gè)(N個(gè))像素； ?向被選的每個(gè)像素分配表示所述像素的局部環(huán)境的值； ?根據(jù)被選像素的值向圖像的每個(gè)像素分配新的值，以便獲得第一圖像； ?基于發(fā)光圖像和第一圖像確定第二圖像。15. 如權(quán)利要求13或14所述的方法，特征在于缺陷的量化參數(shù)是通過從第一圖像的像 素的值的均值確定的校正因子來校正(E53)的。16. 如權(quán)利要求13至15之一所述的方法，特征在于，在學(xué)習(xí)階段期間，對(duì)于學(xué)習(xí)電池，確 定(E012)形狀因子的損失的參數(shù)與缺陷的量化參數(shù)之間的相關(guān)性數(shù)據(jù)。17. 如前一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，對(duì)于要被監(jiān)視的每個(gè)電池，基于已確定 的缺陷的量化參數(shù)和所述相關(guān)性數(shù)據(jù)評(píng)估(E0120)該電池的形狀因子的損失的參數(shù)。18. 如權(quán)利要求8至17之一所述的方法，其特征在于，對(duì)于要被監(jiān)視的每個(gè)電池，在制造 過程期間，所述方法在該電池的金屬化步驟之前或之后被執(zhí)行。19. 如權(quán)利要求8至18之一所述的方法，其特征在于，在激發(fā)步驟期間，電池經(jīng)受激發(fā) 光。20. 如權(quán)利要求8至19之一所述的方法，特征在于，在激發(fā)步驟期間，電池經(jīng)受激發(fā)電 流。21. -種監(jiān)視多個(gè)光伏電池的質(zhì)量的系統(tǒng)，包括用于實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至20之一所述的 方法的步驟的硬件和軟件裝置。22. -種監(jiān)視多個(gè)光伏電池的質(zhì)量的系統(tǒng)，包括： ?激發(fā)設(shè)備（1 )，適于向要被監(jiān)視的電池施加激發(fā)； ?在激發(fā)后獲取電池的發(fā)光圖像的設(shè)備(2); ?圖像處理模塊(42); 其特征在于圖像處理模塊（42)適于將要被監(jiān)視的每個(gè)電池（CLCk)的發(fā)光圖像分解 (E50)成對(duì)應(yīng)于該電池在無缺陷情況下的第一圖像和對(duì)應(yīng)于該電池的缺陷的第二圖像。23. 如前一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，特征在于圖像處理模塊(42)被布置為選擇所述發(fā)光 圖像的多個(gè)(N個(gè))像素、向被選的每個(gè)像素分配表示所述像素的局部環(huán)境的值、根據(jù)被選像 素的值向圖像的每個(gè)像素分配新的值以便獲得第一圖像，基于發(fā)光圖像和第一圖像確定第 二圖像。24. 如前一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，特征在于圖像處理模塊(42)適于計(jì)算(E51)與第二圖 像的像素關(guān)聯(lián)的發(fā)光強(qiáng)度值的均值，以便確定該電池的缺陷的量化參數(shù)。25. -種監(jiān)視多個(gè)光伏電池的質(zhì)量的系統(tǒng)，包括： ?激發(fā)設(shè)備（1)，適于向要被監(jiān)視的電池施加具有既定的激發(fā)水平的激發(fā)； ?在激發(fā)后獲取電池的發(fā)光圖像的設(shè)備(2); ?圖像處理模塊(42); 其特征在于所述系統(tǒng)包括確定被調(diào)整以適應(yīng)要被監(jiān)視的電池的激發(fā)水平的模塊(41)， 所述模塊適于調(diào)整要被監(jiān)視的電池的相應(yīng)激發(fā)水平，使得由所述電池發(fā)射的發(fā)光強(qiáng)度等于 相同的參照發(fā)光強(qiáng)度。26. 如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，特征在于確定被調(diào)整以適應(yīng)要被監(jiān)視的電池的激發(fā)水 平的模塊被布置為，根據(jù)響應(yīng)于初始選定的激發(fā)水平而測(cè)得的所述電池的發(fā)光強(qiáng)度、參照 發(fā)光強(qiáng)度以及取決于施加到電池的激發(fā)水平的電池發(fā)光響應(yīng)的變化數(shù)據(jù)確定被調(diào)整以適 應(yīng)被監(jiān)視的電池的激發(fā)水平。27. 如權(quán)利要求25和26之一所述的系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括適于確定以下的學(xué) 習(xí)模塊(40): ?根據(jù)測(cè)得的學(xué)習(xí)電池的開路電壓，確定參照開路電壓，所述參照開路電壓被包含在 由所測(cè)得的開路電壓的均值加上或減去測(cè)得的開路電壓的分布的標(biāo)準(zhǔn)差的兩倍而定義的 范圍內(nèi)，及 ?根據(jù)所確定的并用于初始選定的激發(fā)水平的參照開路電壓確定參照發(fā)光強(qiáng)度。28. 如權(quán)利要求25至27之一所述的系統(tǒng)，其特征在于圖像處理模塊(42)適于在要被監(jiān) 視的電池被在經(jīng)調(diào)整的激發(fā)水平下激發(fā)之后將所獲取的所述電池的發(fā)光圖像分解成對(duì)應(yīng) 于該電池在無缺陷情況下的第一圖像和對(duì)應(yīng)于該電池的缺陷的第二圖像，并且其特征在于 所述系統(tǒng)包括確定要被監(jiān)視的電池的缺陷的量化參數(shù)的模塊，所述模塊被布置為計(jì)算與第 二圖像的像素關(guān)聯(lián)的發(fā)光強(qiáng)度值的均值。29. 如前一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，特征在于圖像處理模塊(42)適于選擇所述發(fā)光圖像 的多個(gè)(N個(gè))像素、向被選的每個(gè)像素分配表示所述像素的局部環(huán)境的值、根據(jù)被選像素的 值向圖像的每個(gè)像素分配新的值以便獲得第一圖像，和基于發(fā)光圖像和第一圖像確定第二 圖像。30.如權(quán)利要求25至29之一所述的系統(tǒng)，特征在于所述系統(tǒng)包括根據(jù)所述電池的缺陷 的既定的量化參數(shù)和形狀因子的損失的參數(shù)與缺陷的量化參數(shù)之間的相關(guān)性的數(shù)據(jù)來評(píng) 估要被監(jiān)視的電池的形狀因子的損失的參數(shù)的模塊(43)。
【文檔編號(hào)】G01N21/95GK105960587SQ201480074466
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2014年12月19日
【發(fā)明人】O·N·阿吉拉, W·法夫爾, F·奧贊尼, P-J·里貝龍
【申請(qǐng)人】原子能及能源替代委員會(huì)