紅外線用于檢測硅片隱裂的方法

王金周 楊寶玥 盧新志 保定流云精密機械制造有限公司

李姍姍 逯小慶 劉子隆 英利能源（中國）有限公司

紅外線用于檢測硅片隱裂的方法

王金周 楊寶玥 盧新志 保定流云精密機械制造有限公司

李姍姍 逯小慶 劉子隆 英利能源（中國）有限公司

隱裂是太陽能電池片的隱形殺手。前期硅片隱裂可造成后期電池碎片甚至是組件的不合格品，如不能進行及時檢測，對加大的增加產成品的成本。利用某波段的紅外線不可被硅材料吸收或者直接穿透硅材料，只能在硅片表面進行全反射的原理來檢測硅片的隱裂，控制生產制造成本。

隱裂；紅外光

硅片隱裂是太陽能電池制造過程中造成電池片碎裂的直接因素。因為用于制作太陽能光伏電池片的硅片很薄，只有200um，甚至180um，因此在生產電池的過程中很容易造成隱裂，如果不能及時發現會增加后續工序的碎片率。尤其電池制造環節所消耗的原材料價格都很昂貴，越早發現隱裂對于成本的控制越有利，一旦完成電池片生產才發現隱裂或者未及時發現隱裂而流入下工序繼續生產造成碎片，則將是極大的浪費。有效的檢測出硅片的隱裂可以使電池片的生產成本大幅的降低。

紅外線是太陽光線中眾多不可見光線中的一種，又稱為紅外熱輻射,太陽光譜上紅外線的波長大于可見光線，波長為0.75～1000μm。紅外線可分為三部分，即近紅外線，波長為0.75～1.50μm之間；中紅外線，波長為1.50～6.0μm之間；遠紅外線，波長為6.0～l000μm之間。在波長700nm-2500nm的不可見光，不可被硅材料吸收也不能穿透硅材料，只能被硅材料反射。

硅片隱裂的檢測利用的正是700nm-2500nm波段紅外線的該種特性。介于穿透硅片的臨界波長的光源對硅片進行照射，從硅片側面平行射入硅片，由于硅材料的特殊晶鍵結構，會使得光線在每個完整的晶鍵之間進行全反射，從現像上看上去就是光被硅片吸收了。但是如果硅片上出現有隱裂，那么這個位置的晶鍵是斷裂的，光線就會從這個隱裂的位置透出來被上方相機補捉到，報警器報警，設備自動暫停。

該技術的安裝在傳輸硅片裝置的測面，因為硅片是一直進行傳輸的，所以兩側各需一個紅外發射裝置即可做到全面且精確的檢測，不會出現漏檢。每個工序都安裝具有此功能的裝置的話，可以很大程度上減少材料的浪費。

當前對硅片隱裂的檢測是手動進行，用手指對每一舟的硅片進行劃撥，借此使帶隱裂的硅片自行碎裂。此種方式對操作手法的力度要求很高，雖一定程度上可檢測出帶隱裂的硅片，但是也增加了無隱裂硅片碎裂的風險。所以，利用紅外檢測的方式可完全避免人工檢測造成正常硅片碎裂的風險。

可在太陽能制造過程中電池環節的每一道工序之前都進行該裝置的安裝，來全面檢測硅片隱裂。因為電池環節的各個工序的之間的流轉都是人工操作，有極大的隱裂風險。

[1]福斯特《太陽能：可再生能源與環境》北京：人民郵電出版社 2010.7

[2]王東，楊冠東，劉富德《光伏電池原理及應用》北京：化學工業出版社 2014.01

[3]柴彭頤《項目管理》北京：中國人民大學出版社 2009.10

[4]（（美）普羅克斯，（美）馬諾拉可斯《數字信號處理》北京：電子工業出版社 2013.06

[5]譚秋林《紅外光學氣體傳感器及檢測系統》北京：機械工業 2013.12

[6]張紅梅《紅外制導系統原理》北京：國防工業出版社 2015.07