紅外線(xiàn)用于檢測(cè)硅片隱裂的方法

王金周 楊寶玥 盧新志 保定流云精密機(jī)械制造有限公司

李?yuàn)檴?逯小慶 劉子隆 英利能源（中國(guó)）有限公司

紅外線(xiàn)用于檢測(cè)硅片隱裂的方法

王金周 楊寶玥 盧新志 保定流云精密機(jī)械制造有限公司

李?yuàn)檴?逯小慶 劉子隆 英利能源（中國(guó)）有限公司

隱裂是太陽(yáng)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(jìn)行及時(shí)檢測(cè)，對(duì)加大的增加產(chǎn)成品的成本。利用某波段的紅外線(xiàn)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(jìn)行全反射的原理來(lái)檢測(cè)硅片的隱裂，控制生產(chǎn)制造成本。

隱裂；紅外光

硅片隱裂是太陽(yáng)能電池制造過(guò)程中造成電池片碎裂的直接因素。因?yàn)橛糜谥谱魈?yáng)能光伏電池片的硅片很薄，只有200um，甚至180um，因此在生產(chǎn)電池的過(guò)程中很容易造成隱裂，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)會(huì)增加后續(xù)工序的碎片率。尤其電池制造環(huán)節(jié)所消耗的原材料價(jià)格都很昂貴，越早發(fā)現(xiàn)隱裂對(duì)于成本的控制越有利，一旦完成電池片生產(chǎn)才發(fā)現(xiàn)隱裂或者未及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱裂而流入下工序繼續(xù)生產(chǎn)造成碎片，則將是極大的浪費(fèi)。有效的檢測(cè)出硅片的隱裂可以使電池片的生產(chǎn)成本大幅的降低。

紅外線(xiàn)是太陽(yáng)光線(xiàn)中眾多不可見(jiàn)光線(xiàn)中的一種，又稱(chēng)為紅外熱輻射,太陽(yáng)光譜上紅外線(xiàn)的波長(zhǎng)大于可見(jiàn)光線(xiàn)，波長(zhǎng)為0.75～1000μm。紅外線(xiàn)可分為三部分，即近紅外線(xiàn)，波長(zhǎng)為0.75～1.50μm之間；中紅外線(xiàn)，波長(zhǎng)為1.50～6.0μm之間；遠(yuǎn)紅外線(xiàn)，波長(zhǎng)為6.0～l000μm之間。在波長(zhǎng)700nm-2500nm的不可見(jiàn)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(cè)利用的正是700nm-2500nm波段紅外線(xiàn)的該種特性。介于穿透硅片的臨界波長(zhǎng)的光源對(duì)硅片進(jìn)行照射，從硅片側(cè)面平行射入硅片，由于硅材料的特殊晶鍵結(jié)構(gòu)，會(huì)使得光線(xiàn)在每個(gè)完整的晶鍵之間進(jìn)行全反射，從現(xiàn)像上看上去就是光被硅片吸收了。但是如果硅片上出現(xiàn)有隱裂，那么這個(gè)位置的晶鍵是斷裂的，光線(xiàn)就會(huì)從這個(gè)隱裂的位置透出來(lái)被上方相機(jī)補(bǔ)捉到，報(bào)警器報(bào)警，設(shè)備自動(dòng)暫停。

該技術(shù)的安裝在傳輸硅片裝置的測(cè)面，因?yàn)楣杵且恢边M(jìn)行傳輸?shù)?，所以?xún)蓚?cè)各需一個(gè)紅外發(fā)射裝置即可做到全面且精確的檢測(cè)，不會(huì)出現(xiàn)漏檢。每個(gè)工序都安裝具有此功能的裝置的話(huà)，可以很大程度上減少材料的浪費(fèi)。

當(dāng)前對(duì)硅片隱裂的檢測(cè)是手動(dòng)進(jìn)行，用手指對(duì)每一舟的硅片進(jìn)行劃撥，借此使帶隱裂的硅片自行碎裂。此種方式對(duì)操作手法的力度要求很高，雖一定程度上可檢測(cè)出帶隱裂的硅片，但是也增加了無(wú)隱裂硅片碎裂的風(fēng)險(xiǎn)。所以，利用紅外檢測(cè)的方式可完全避免人工檢測(cè)造成正常硅片碎裂的風(fēng)險(xiǎn)。

可在太陽(yáng)能制造過(guò)程中電池環(huán)節(jié)的每一道工序之前都進(jìn)行該裝置的安裝，來(lái)全面檢測(cè)硅片隱裂。因?yàn)殡姵丨h(huán)節(jié)的各個(gè)工序的之間的流轉(zhuǎn)都是人工操作，有極大的隱裂風(fēng)險(xiǎn)。

[1]福斯特《太陽(yáng)能：可再生能源與環(huán)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(yīng)用》北京：化學(xué)工業(yè)出版社 2014.01

[3]柴彭頤《項(xiàng)目管理》北京：中國(guó)人民大學(xué)出版社 2009.10

[4]（（美）普羅克斯，（美）馬諾拉可斯《數(shù)字信號(hào)處理》北京：電子工業(yè)出版社 2013.06

[5]譚秋林《紅外光學(xué)氣體傳感器及檢測(cè)系統(tǒng)》北京：機(jī)械工業(yè) 2013.12

[6]張紅梅《紅外制導(dǎo)系統(tǒng)原理》北京：國(guó)防工業(yè)出版社 2015.07