摘 要

光伏电池的电致发光测试在光伏电池的工业生产及选用中起到了重要的作用。通过对光伏电池电致发光图像的分析可以有效的发现太阳能电池模块及组件在生产的各个环节可能会出现的缺陷和问题，对太阳能电池生产工艺的改良、生产效率的提高都有着重要的作用。

本文根据光伏电池电致发光测试环境的具体要求，对光伏电池电致发光测试装置的硬件部分进行设计讨论，并依次完成一种依靠计算机自动控制对光伏电池进行快速检测的机械装置的设计工作。

整个装置以计算机做上行机，PLC控制器做下行机来完成自动化控制，以减少检测时间、提高检测效率。

关键词：光伏电池；电致发光；暗箱测试；PLC

Abstract

The electroluminescent test of photovoltaic cells plays an important role in the industrial production and selection of photovoltaic cells.Through the analysis of electroluminescent images of photovoltaic cells, defects and problems that may occur in various aspects of production of silicon-based solar cell modules and modules can be effectively discovered, it is an important role in the improvement of solar cell production process and production efficiency.

Based on the specific requirements of the photovoltaic cell electroluminescent test environment, this article has a discussion of the hardware part of the electroluminescent test device for photovoltaic cells, and has completed the design of a mechanical device that automatically relies on the computer for rapid detection of photovoltaic cells.

The entire device uses a computer as an uplink, and the PLC controller performs a downlink to complete the automation control,in order to reduce the detection time and improve the detection efficiency.

Key Words：Photovoltaic cell; Electroluminescence; Dark box test; PLC

目 录

第1章 绪论 1

1.1 前言 1

1.2 设计意义 1

1.3 主要任务 1

第2章 电致发光技术原理与设计思路 2

2.1 电致发光原理 2

2.2 工程应用 2

2.3 设计思路 4

第3章 测试装置结构设计 5

3.1 传送机构 5

3.1.1 主传送机构 5

3.1.2 分类传送机构 6

3.2 暗箱 6

3.2.1 箱体 6

3.2.2 摄像机安装装置 8

3.2.3 夹紧机构 10

3.2.4 轴承 12

3.3 电机的选择 12

3.4 红外摄像机、恒流电源与计算机 13

3.4.1 红外摄像机 13

3.4.2 恒流电源 15

3.4.3 计算机 16

第4章 装置控制程序 17

4.1 控制装置 17

4.2 控制程序 17

4.3 装置工作流程 20

第5章 总结 23

参考文献 24

致谢 25

第1章 绪论

1.1 前言

众所周知，现在世界能源消耗越来越大，以煤、石油、天然气为代表的传统能源越来越难以适应人类的发展的需求，寻找新的可再生能源成为各国探索和关注的焦点。调整原有企业能源动力结构、着力发展新兴能源产业是当今世界发展的必然走向。太阳能源因其收集便捷、储量大、洁净、可再生的特点而逐渐得到广泛运用。受世界经济要素发展的影响，太阳能产业的发展受到了一定的限制，特别是2012年以来，太阳能产业的发展呈现出疲软的状态，很多中小型企业因为资金压力问题而倒闭。同时人们也对于太阳能电池的质量也提出一些质疑，如何提高光伏电池及组件的质量，从而降低太阳能电池的成本就成为很多企业关注的问题。

1.2 设计意义

以单晶硅为原材料的光伏电池在生产过程中往往会因为晶体硅材料自身的不均匀或受到污染等因素导致光伏电池的输出性能有缺陷；在光伏电池组件的生产封装过程中同样会产生肉眼看不见的多种缺陷,例如碎片、断栅、隐裂、虚焊等。这些缺陷都会在不同程度上对光伏电池组件的光电转换效率、输出性能、使用寿命以及整个光伏系统的可靠性产生影响。光伏电池存在的这些隐性缺陷通过人的肉眼是没有办法直接观察到的，怎样才能及时有效地在工业生产过程中检测出太阳能电池存在的各种隐性缺陷，快速准确的找出该缺陷的形成原因，是太阳能电池产业发展中一个十分重要的问题。在硅基太阳能电池及组件的生产过程中,检测出太阳能电池所存在的各类缺陷并根据其缺陷类型及影响及时的调整光伏电池生产工艺或对有缺陷的光伏电池组件进行补救处理,这对太阳能电池的工业化生产来说具有十分重要的意义。

目前，光伏电池的电致发光检测是检测光伏电池工艺缺陷最为有效的方法之一。这种检测方法具有直观、简易、方便等优点，是太阳电池检测的重要手段，而对光伏电池进行电致发光测试对环境具有较为严格的要求，因此就必须对测试仪器进行专门的设计。

1.3 主要任务

本文针对光伏电池电致发光测试的实际要求，对整个测试装置进行结构设计。要求完成机械部分的设计，并对控制程序进行讨论。要求测试装置能够实现光伏电池电致发光的自动化测试，可以快速方便的对光伏电池的寿命隐患进行分析，并对太阳能电池进行筛选，以提高光伏电池的生产效率，提升光伏系统的稳定性。

第2章 电致发光技术原理与设计思路

2.1 电致发光原理

现在大部分太阳能电池都是硅基电池，但市场上存在有其他原料制成的太阳能电池。不管电池的原料是什么，所有的电池都具备一种被称为“二极管特性”的性质。

当给二极管两端加上正向电压后，从p区注入到 n区的空穴和由n区注入到p区的电子在pn结附近的几个微米内分别与n区的电子和p区的空穴复合，并通过自发辐射发出荧光，如图2-1。对于不同种类的半导体材料，其对应的电子和空穴所处的能量状态也是不同的，电子和空穴复合时所释放出的能量也就各不相同，复合时所释放出来的能量越多，其所发出的光的波长就越短。