太阳能电池板印制质量检测软件的设计

【摘要】：电能是最通用的能量形式，只要有阳光照耀，太阳能电池上就能产生电能，这将帮助我们减少对传统能源的依赖。太阳能电池是一种能绕过热力学发电和机械发电，直接将太阳能转化为电能的设备。当前光伏产业的一个主要技术问题是如何识别太阳能电池的机械和印刷缺陷。本论文详细介绍了太阳能电池的生产工艺，对容易产生缺陷的工艺步骤做了细致的分析并将太阳能电池中的缺陷分为两个部分，一个是各工艺过程中出现的裂纹，另一个是丝网印刷阶段出现的缺陷，如电极凹凸、断线，电极黑斑，栅线短路、断路等。 对于裂纹缺陷，论文在比较了不同检测方法优缺点的基础上提出了超声共振法(Resonance Ultrasonic Vibrations，RUV)。RUV方法通过比较完好硅片与裂纹硅片的共振频率响应曲线偏离量来判断硅片中是否含有裂纹。主要定量分析RUV曲线的三个参数：波峰的位置、带宽和振幅。含有裂纹的晶片在参数上表现为波峰位置的频率降低、带宽增加、振幅减小。在检测硅片时提出并测试了一种新的统计算法，成功的减少了“假阳性”事件（误检）发生的概率。在大批量生产测试中，使用并行数据统计算法来识别裂纹，该算法为RUV的三个参数各生成一个平均值M和标准差σ，对于每个参数，系统根据M和σ的值计算出一个阈值，以此来判断晶片或太阳能电池是否含有裂纹。这个阈值表示RUV模块能容忍的参数对均值的最大偏离量。RUV广泛适用于从切割硅片开始直到制成太阳能电池的各个阶段，结合三个RUV参数能够把硅片统计分布的误差影响最小化。RUV方法通过了扫描声音显微法（scanning acoustic microscope, SAM)图像验证，能够满足实际生产的需求。通过实验发现2σ阈值能够检出3mm以上的裂纹，但是1mm的裂纹则无法检出，若使用1σ阈值，则会潜在增加“假阳性”事件。 对于印刷缺陷，论文在比较了不同检测方法优缺点的基础上提出了自动光学检测技术。图像处理与识别是自动光学检测的核心技术，本文通过图像获取、图像增强、图像滤波、图像分割等步骤对CCD相机采集的硅片图像进行预处理，随后通过边缘检测确定硅片的边缘轮廓，以此修正图像的姿态并对其进行补偿。硅片定位后使用直线拟合的方法检测电极凹凸和断线，拟合的直线即为电极的上下边界，只需计算上下边界的线宽即可检出缺陷电极。对于栅线断路、短路则使用模板匹配法进行检测，当有足够多的像素差值超过阈值时，则该栅线存在缺陷。实验证明，该算法能取得极低的漏报率和较低的误报率，检测算法有效可行，能够准确识别出缺陷，满足实际生产的要求。 【关键词】：太阳能电池 超声波共振 裂纹检测 丝网印刷 图像分割
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM914.4;TP311.52
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-13
• 1.1 课题的背景7
• 1.2 国内外研究现状7-12
• 1.2.1 光学透视法8-9
• 1.2.2 光致荧光和电致荧光成像9-10
• 1.2.3 扫描声音显微法10-11
• 1.2.4 超声波共振法11-12
• 1.3 本文研究内容12
• 1.4 论文结构12-13
• 第二章 太阳能电池生产及检测概述13-25
• 2.1 太阳能电池生产工艺13-18
• 2.1.1 硅的制备与切割13-16
• 2.1.2 丝网印刷电极16-18
• 2.1.3 缺陷分类以及对应的检测方法18
• 2.2 超声波检测原理18-21
• 2.2.1 超声波的产生18-20
• 2.2.2 超声检测方法20-21
• 2.3 图像处理技术21-23
• 2.3.1 图像获取21-22
• 2.3.2 图像增强22
• 2.3.3 图像滤波22-23
• 2.3.4 图像分割23
• 2.4 本章小结23-25
• 第三章 质量检测系统 PC 端软件设计25-35
• 3.1 检测系统开发环境25
• 3.2 需求分析25
• 3.3 裂纹检测模块25-30
• 3.3.1 模块功能描述与算法分析25-29
• 3.3.2 软件处理流程29-30
• 3.4 印刷缺陷检测模块30-34
• 3.4.1 模块功能描述与算法分析30-33
• 3.4.2 软件处理流程33-34
• 3.5 本章小结34-35
• 第四章 实验结果统计与分析35-43
• 4.1 用户操作界面35-36
• 4.2 裂纹检测模块36-39
• 4.2.1 准确性实验36-38
• 4.2.2 高效性实验38
• 4.2.3 稳定性实验38-39
• 4.3 印刷缺陷检测模块39-40
• 4.3.1 准确性实验39-40
• 4.3.2 高效性实验40
• 4.4 系统整体稳定性实验40-41
• 4.5 本章小结41-43
• 第五章 结论与展望43-45
• 5.1 论文总结43
• 5.2 论文的主要创新点43-44
• 5.3 论文存在的问题以及未来工作的展望44-45
• 致谢45-47
• 参考文献47-51
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文51

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