短波红外应用领域—新能源

太阳能电池检查

对太阳能模块施加直接电流，并通过红外敏感的相机来测量光电效应。经过适当调校和配置，该系统能够在非常短的时间内，准确检测各种缺陷和老化情况。电池在施加给定的电流时产生的发光量，也可以用于测量该太阳能电池的转换效率。

光伏模块缺陷检测的困难

在检测光伏模块缺陷的过程中，面临的主要挑战有以下两点：
（1）、由于光伏效应的电致发光量非常微弱，需要使用极其灵敏的相机。
（2）、需要一套优秀的软件，用于研究电池的暗色缺陷、均匀性和整体效率。

一套电致发光系统，在箱体内组装多个相机以免受环境光影响。将太阳能电池放入该箱体，系统连接到恒定的电源。相机在电池通电的时候捕获图像。借助可靠检测软件的协助，随后对图像进行分析，检查电池的暗色缺陷、均匀性和整体效率。根据缺陷的严重程度，判断电池为合格或不合格。

光伏模块检测的过程充满挑战，需要在特定的950~1250nm波长范围内，能够拍摄清晰图像的相机。由于光伏效应的电致发光量非常微弱，需要使用极其灵敏的相机。相机必须能够在单次拍摄中精确呈现整个面板，且具有足够的分辨率，以便轻松检测损坏的触点、不同的光强度、微裂纹，以及通过视觉检查不能发现的电子激发的光子均匀性。

半导体和光伏产业

太阳能生产工艺中,第一道成品就是硅锭。

硅锭经线锯切割后形成太阳能硅片,而由于硅锭本身杂质和气泡等影响,造成产品质量差,并影响设备寿命。

通过短波红外相机对太阳能硅锭进行质量检测,可以提前避免以上状况的发生,是非常有价值的机器视觉应用。

短波红外相机检测硅锭质量的原理是根据硅锭中碳元素含量或其他杂质对短波红外波段光的吸收率不同，通过短波红外相对硅锭进行成像，从而挑选纯度更高的硅锭，达到提升产品质量的目的。

如下图为短波红外相机对硅锭成像的照片

太阳能电池的电致发光是通过对太阳能电池加上正向偏置电压时所激发的光子发射。

当电子注入到太阳能电池后,与存在的空穴相结合,并把所产生的能量以光子的形式释放出来形成短波红外和短波红外波长的电致发光,使用短波红外相机对太阳能电池板进行成像可以拍摄到太阳能电池板的电致发光从而分析样品缺陷

2、利用短波红外相机进行硅锭检测的优势主要有以下几点

1、硅锭中含有杂质、气泡,会对最终的硅片产品质量产生影响。

因为红外光对硅的穿透性比较好,波长为1050nm的红外光可以穿透200μm厚的硅锭,而波长为1300~1500nm的红外光则可以穿透任意厚度的硅锭。

因此我们可以利用短波红外相机进行探伤,检测出硅锭’中的孔洞和杂质,并通过各种工艺预处理,来达到提升硅锭产品质量的目的。

2、减少对线锯的损耗,降低成本。

线锯的价格一般都非常昂贵,在加工中,若硅锭中有孔洞的存在,会使线锯的应力突变,引起线锯的振动,加剧线锯的损耗,甚至会造成线锯损毁，若硅锭中有杂质,也会使线锯的损耗加大。

因此通过引入红外探伤,可以降低线锯的损耗,进而达到降低成本的目的。

3、提升硅片的产品质量。

在把硅锭切割为硅片的过程中,若硅锭中有杂质,则切割出来的硅片会产生线痕,这样的硅片是比较容易碎裂的。

此外硅锭中的杂质容易附着在切割器械上,若用这样的切割器械进行加工,会造成更多硅片的线痕,严重降低产品的质量,而且使生产成本大幅度地提高。

利用短波红外相机对太阳能电池板检测主要是因为电致发光成像可以为人们提供重要的信息特征。

通常的太阳能电池片都不可避免地会具有的一些缺陷,而这些缺陷往往是限制其光电转换率和寿命的重要因素。