專(zhuān)利名稱(chēng)：太陽(yáng)能電池片絨面特性檢測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池的檢測(cè)，具體是太陽(yáng)能電池片絨面特性檢測(cè)儀
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能是一種最清潔、可以說(shuō)是取之不盡用之不竭的新能源，它已經(jīng)越來(lái)越得到人類(lèi)的重視。近年來(lái)，太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，但是其關(guān)鍵專(zhuān)用檢測(cè)裝備發(fā)展滯后并基本上處空白狀態(tài):如有些檢測(cè)環(huán)節(jié)是使用通用的金相顯微鏡替代，需要手工操作，檢測(cè)效率低，效果不盡人意；有些靠人工目視或目視加手感檢測(cè)，可靠性差；有的依賴(lài)進(jìn)口，可見(jiàn)研發(fā)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)成套專(zhuān)用檢測(cè)裝備很有必要。太陽(yáng)能電池是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能的半導(dǎo)體器件，自從太陽(yáng)能電池問(wèn)世以來(lái)，提高太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率一直是從事太陽(yáng)能電池工作的科學(xué)家和工程師努力追求的目標(biāo)。提高太陽(yáng)能電池吸收光的能力是提高太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率的主要方向之一。晶體硅太陽(yáng)能電池的絨面技術(shù)是提高太陽(yáng)能電池吸收光的主要手段。晶體硅太陽(yáng)能電池制造的常規(guī)工藝流程中的絨面制備工藝，在單晶硅片上腐蝕制備出金字塔型絨面，這種金字塔型的絨面能把單晶硅片的太陽(yáng)光線(xiàn)反射率從平均30%降到20%以下，提高太陽(yáng)光能地吸收效率。而絨面的連續(xù)性、致密性以及表面的缺陷對(duì)太陽(yáng)能電池的性能有重要影響。目前，對(duì)于絨面的金字塔型結(jié)構(gòu)的觀測(cè)主要是使用掃描電子顯微鏡獲得清晰的圖像，或者使用普通的光學(xué)顯微鏡目測(cè)。這些觀測(cè)方法或者效果好、成本高，或者成本低、檢測(cè)效果差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有檢測(cè)手段的不足，公開(kāi)一種太陽(yáng)能電池片絨面特性檢測(cè)儀，他能快速自動(dòng)的檢測(cè)太陽(yáng)能電池板絨面的高度、連續(xù)性、致密性。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是:
一種太陽(yáng)能電池片絨面特性檢測(cè)儀，它由圖像采集系統(tǒng)、自動(dòng)或手動(dòng)控制與微調(diào)機(jī)構(gòu)和內(nèi)含檢測(cè)軟件的計(jì)算機(jī)及工作臺(tái)組成，圖像采集系統(tǒng)通過(guò)光源組件架固定在鏡臂頂部，位于檢測(cè)儀的最上方，自動(dòng)或手動(dòng)控制與微調(diào)機(jī)構(gòu)安裝在鏡臂的底部，位于檢測(cè)儀的中部，工作臺(tái)位于檢測(cè)儀的下方，圖像采集系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)與計(jì)算機(jī)連接，自動(dòng)或手動(dòng)控制與微調(diào)機(jī)構(gòu)的三個(gè)步進(jìn)電機(jī)通過(guò)控制電路板與含有檢測(cè)軟件的計(jì)算機(jī)連接。所述的圖像采集系統(tǒng)包括高倍小景深物鏡落射光柯勒照明光路結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)通過(guò)光源組件架固定在鏡臂頂部，置于檢測(cè)儀最上方，設(shè)置有光源，光線(xiàn)通過(guò)一片半反半透鏡從50X平場(chǎng)半復(fù)消色差物鏡聚焦到太陽(yáng)能電池板上，光線(xiàn)通過(guò)50X平場(chǎng)半復(fù)消色差物鏡和攝錄物鏡將絨面的金字塔型像成在CXD靶面上，再通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)將圖像傳至計(jì)算機(jī)。所述自動(dòng)或手動(dòng)控制與微調(diào)機(jī)構(gòu)由工作臺(tái)、3個(gè)步進(jìn)電機(jī)、工作臺(tái)支架、齒輪齒條，微調(diào)手輪組成，x、y、z方向各一電機(jī)個(gè)，分別控制工作臺(tái)X方向的移動(dòng)，y方向的移動(dòng)與z方向的微動(dòng)。Z方向微動(dòng)電機(jī)與微調(diào)手輪同軸相聯(lián),軸上有齒輪,通過(guò)安裝在Z軸導(dǎo)軌上的齒條帶動(dòng)導(dǎo)軌Z方向移動(dòng)，工作臺(tái)固定架鏈接整個(gè)工作臺(tái)安裝在導(dǎo)軌滑塊上，實(shí)現(xiàn)Z軸微動(dòng)。工作臺(tái)由三塊平板組合而成，第一塊平板為Z向平板，與工作臺(tái)固定架相連；第二塊板為y方向平板，其與z方向平板通過(guò)導(dǎo)軌相連，y方向電機(jī)固定在z向平板上，電機(jī)一端與手輪相連，一端通過(guò)聯(lián)軸器與絲杠相連，螺母架固定在y向平板上，通過(guò)電機(jī)、絲杠、螺母帶動(dòng)y向平板做I方向移動(dòng)；第三塊平板為X方向平板，其尺寸最大，與I方向平板通過(guò)導(dǎo)軌相連，X方向電機(jī)固定在I向平板上，電機(jī)一端與手輪相連，一端通過(guò)聯(lián)軸器與絲杠相連，螺母架固定在X向平板上，通過(guò)電機(jī)、絲杠、螺母帶動(dòng)X向平板做X方向移動(dòng)，X向平板上有專(zhuān)門(mén)放置太陽(yáng)能電池片的位置。三個(gè)步進(jìn)電機(jī)機(jī)與控制電路板相連，并由計(jì)算機(jī)通過(guò)RS232串行通信和單片機(jī)控制三個(gè)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)了 X、1、z方向的自動(dòng)(手動(dòng))控制，從而實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池板的定位。所述的含檢測(cè)軟件的計(jì)算機(jī)通過(guò)控制電路板與圖像采集系統(tǒng)的輸出端、X向電機(jī)、y向電機(jī)、z向電機(jī)連接,控制太陽(yáng)能電池板自動(dòng)定位于顯微物鏡的景深范圍內(nèi)，在(XD革巴面上成清晰的圖像；然后通過(guò)圖像處理技術(shù)計(jì)算出太陽(yáng)能電池板絨面金字塔的高度、連續(xù)性、致密性數(shù)據(jù)，并把處理結(jié)果顯示在軟件界面上，并且對(duì)不良產(chǎn)品具有發(fā)出警報(bào)的功能。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
1、該儀器成本低，體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，自動(dòng)化程度高，工人只需把需要檢測(cè)的太陽(yáng)能電池板放到工作臺(tái)指定位置即可，其檢測(cè)速度快，工作效率高。2、該裝置檢測(cè)精度高，檢測(cè)精度為0.0005mm，該精度完全太陽(yáng)能電池板絨面特性的檢測(cè)要求。3、太陽(yáng)能電池板生產(chǎn)廠家急需對(duì)太陽(yáng)能電池板絨面特性的專(zhuān)用檢測(cè)設(shè)備，而太陽(yáng)能電池板絨面特性的專(zhuān)用檢測(cè)設(shè)備在國(guó)內(nèi)尚無(wú)報(bào)道，該發(fā)明滿(mǎn)足了太陽(yáng)能電池板生產(chǎn)廠家的需求，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域的空白。


圖1為本發(fā)明自動(dòng)或手動(dòng)控制或微調(diào)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1.X向平板 2.絲杠 3.鏡臂 4.螺母架 5.連軸器 6.x方向電機(jī)
7.調(diào)節(jié)手輪8.y向平板9.y向電機(jī)10.第一調(diào)節(jié)手輪11.第二調(diào)節(jié)手輪12.工作臺(tái)固定架13.z軸導(dǎo)軌14.z向平板15.z向電機(jī)
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。參照?qǐng)D1，本發(fā)明包括圖像采集系統(tǒng)，自動(dòng)或手動(dòng)控制與微調(diào)機(jī)構(gòu)，微位移測(cè)距裝置和含檢測(cè)軟件的計(jì)算機(jī)。如圖1:自動(dòng)(手動(dòng))控制與微調(diào)機(jī)構(gòu)整體安裝在鏡臂3底部，整個(gè)機(jī)構(gòu)位于儀器的中部，由工作臺(tái)、3個(gè)步進(jìn)電機(jī)、工作臺(tái)支架、齒輪齒條，微調(diào)手輪組成，x、y、z方向各一個(gè)電機(jī)，分別控制工作臺(tái)X方向的移動(dòng)，y方向的移動(dòng)與z方向的微動(dòng)。z方向微動(dòng)電機(jī)15與微調(diào)手輪11同軸相聯(lián)，軸上有齒輪，通過(guò)安裝在z軸導(dǎo)軌13上的齒條帶動(dòng)導(dǎo)軌z方向移動(dòng)，工作臺(tái)固定架12鏈接整個(gè)工作臺(tái)安裝在導(dǎo)軌滑塊上，實(shí)現(xiàn)z軸微動(dòng)。工作臺(tái)由三塊平板組合而成，第一塊平板為z向平板14,與工作臺(tái)固定架12相連；第二塊板為y方向平板8,其與Z方向平板14通過(guò)導(dǎo)軌13相連，y方向電機(jī)9固定在z向平板14上，電機(jī)一端與手輪10相連，一端通過(guò)聯(lián)軸器5與絲杠2相連，螺母架4固定在y向平板8上，通過(guò)電機(jī)9、絲杠、螺母帶動(dòng)I向平板8做y方向移動(dòng)；第三塊平板為X方向平板1，其尺寸最大，與y方向平板8通過(guò)導(dǎo)軌相連，X方向電機(jī)6固定在y向平板8上，電機(jī)6 —端與手輪7相連,一端通過(guò)聯(lián)軸器5與絲杠2相連，螺母架4固定在X向平板上，通過(guò)電機(jī)6、絲杠2、螺母帶動(dòng)X向平板I做X方向移動(dòng)。三個(gè)電機(jī)與控制電路板相連，由計(jì)算機(jī)從串口控制三個(gè)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)了X、y方向的自動(dòng)(手動(dòng))控制與z方向的微動(dòng)控制。整個(gè)檢測(cè)的檢測(cè)過(guò)程如下:
將需要檢測(cè)的第一片太陽(yáng)能電池板放在工作臺(tái)指定卡槽內(nèi)，打開(kāi)計(jì)算機(jī)的自動(dòng)檢測(cè)軟件的調(diào)節(jié)按鈕，調(diào)節(jié)X、y方向，調(diào)整太陽(yáng)能電池板被檢測(cè)區(qū)域進(jìn)入顯微鏡視場(chǎng)，然后，按聚焦按鈕，檢測(cè)儀將自動(dòng)聚焦到太陽(yáng)能電池板絨面的金字塔，同時(shí)在電腦顯示器上顯示清晰地金字塔圖像，再點(diǎn)擊檢測(cè)按鈕開(kāi)始進(jìn)行檢測(cè)。圖像處理算法將計(jì)算出金字塔的高度、連續(xù)性、致密性等測(cè)量結(jié)果，并給出統(tǒng)計(jì)結(jié)果依次顯示在軟件界面上，如此，可以根據(jù)實(shí)際的檢測(cè)要求，在太陽(yáng)能電池板中選擇不同的區(qū)域進(jìn)行測(cè)量，并最終完成一片太陽(yáng)能電池板的檢測(cè)。
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能電池片絨面特性檢測(cè)儀，其特征是:它由圖像采集系統(tǒng)、自動(dòng)或手動(dòng)控制與微調(diào)機(jī)構(gòu)和內(nèi)含檢測(cè)軟件的計(jì)算機(jī)及工作臺(tái)組成，圖像采集系統(tǒng)通過(guò)光源組件架固定在鏡臂頂部，位于檢測(cè)儀的最上方，自動(dòng)或手動(dòng)控制與微調(diào)機(jī)構(gòu)安裝在鏡臂的底部，位于檢測(cè)儀的中部，工作臺(tái)位于檢測(cè)儀的下方，圖像采集系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)與計(jì)算機(jī)連接，自動(dòng)或手動(dòng)控制與微調(diào)機(jī)構(gòu)的三個(gè)步進(jìn)電機(jī)通過(guò)控制電路板與含有檢測(cè)軟件的計(jì)算機(jī)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池片絨面特性檢測(cè)儀，其特征是:所述的圖像采集系統(tǒng)包括高倍小景深物鏡落射光柯勒照明光路結(jié)構(gòu)，設(shè)置有光源，光線(xiàn)通過(guò)一片半反半透鏡從50X平場(chǎng)半復(fù)消色差物鏡聚焦到太陽(yáng)能電池板上，光線(xiàn)通過(guò)50X平場(chǎng)半復(fù)消色差物鏡和攝錄物鏡將絨面的金字塔型像成在CCD靶面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池片絨面特性檢測(cè)儀，其特征是:所述自動(dòng)或手動(dòng)控制與微調(diào)機(jī)構(gòu)由工作臺(tái)、3個(gè)步進(jìn)電機(jī)、工作臺(tái)支架、齒輪齒條，微調(diào)手輪組成，X、y、z方向各一個(gè)電機(jī)，分別控制工作臺(tái)X方向的移動(dòng)，y方向的移動(dòng)與z方向的微動(dòng)；z方向微動(dòng)電機(jī)與微調(diào)手輪同軸相聯(lián)，軸上有齒輪，通過(guò)安裝在z軸導(dǎo)軌上的齒條帶動(dòng)導(dǎo)軌z方向移動(dòng)，工作臺(tái)固定架鏈接整個(gè)工作臺(tái)安裝在導(dǎo)軌滑塊上，實(shí)現(xiàn)z軸微動(dòng)；工作臺(tái)由三塊平板組合而成，第一塊平板為z向平板，與工作臺(tái)固定架相連；第二塊板為y方向平板，其與z方向平板通過(guò)導(dǎo)軌相連，y方向電機(jī)固定在z向平板上，電機(jī)一端與手輪相連，一端通過(guò)聯(lián)軸器與絲杠相連，螺母架固定在y向平板上，通過(guò)電機(jī)、絲杠、螺母帶動(dòng)y向平板做y方向移動(dòng)；第三塊平板為X方向平板，其尺寸最大，與y方向平板通過(guò)導(dǎo)軌相連，X方向電機(jī)固定在I向平板上，電機(jī)一端與手輪相連，一端通過(guò)聯(lián)軸器與絲杠相連，螺母架固定在X向平板上，通過(guò)電機(jī)、絲杠、螺母帶動(dòng)X向平板做X方向移動(dòng)，X向平板上有專(zhuān)門(mén)放置太陽(yáng)能電池片的位置；三個(gè)步進(jìn)電機(jī)機(jī)與控制電路板相連，并由計(jì)算機(jī)通過(guò)RS232串行通信和單片機(jī)控制三個(gè)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)了 x、y、z方向的自動(dòng)或手動(dòng)控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池片絨面特性檢測(cè)儀，其特征是:所述的含檢測(cè)軟件的計(jì)算機(jī)通過(guò)控制電路板與圖像采集系統(tǒng)的輸出端、X向電機(jī)、y向電機(jī)、z向電機(jī)連接，控制太陽(yáng)能電池板自動(dòng)定位于顯微物鏡的景深范圍內(nèi)，在CCD靶面上成清晰的圖像；然后通過(guò)圖像處理技術(shù)計(jì)算出太陽(yáng)能電池板絨面金字塔的高度、連續(xù)性、致密性數(shù)據(jù)，并把處理結(jié)果顯示在軟件界面上，并且對(duì)不良產(chǎn)品具有發(fā)出警報(bào)的功能。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種太陽(yáng)能電池片絨面特性檢測(cè)儀，它由圖像采集系統(tǒng)、自動(dòng)或手動(dòng)控制與微調(diào)機(jī)構(gòu)和內(nèi)含檢測(cè)軟件的計(jì)算機(jī)及工作臺(tái)組成，圖像采集系統(tǒng)通過(guò)光源組件架固定在鏡臂頂部，位于檢測(cè)儀的最上方，自動(dòng)或手動(dòng)控制與微調(diào)機(jī)構(gòu)安裝在鏡臂的底部，位于檢測(cè)儀的中部，工作臺(tái)位于檢測(cè)儀的下方，圖像采集系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)與計(jì)算機(jī)連接，自動(dòng)或手動(dòng)控制與微調(diào)機(jī)構(gòu)的三個(gè)步進(jìn)電機(jī)通過(guò)控制電路板與含有檢測(cè)軟件的計(jì)算機(jī)連接。這種檢測(cè)儀檢測(cè)精度高；運(yùn)行速度快；能自動(dòng)報(bào)警；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；成本相對(duì)低廉；操作方便；占地面積??；易安裝、易操作。
文檔編號(hào)G01N21/95GK103115574SQ20131003927
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月1日
發(fā)明者蕭澤新, 鄧仕超, 王建華 申請(qǐng)人:桂林電子科技大學(xué)