中 文 摘 要 : 太 陽 能 電 池 的 瑕 疵 種 類 繁 多, 任 何 一 種 瑕 疵 都 有 可 能 降 低 電 池 的 光 電 轉 換 效 率 在 所 有 類 型 瑕 疵 中, 又 以 出 現 在 電 池 內 部 的 隱 裂 最 為 關 鍵 可 見 光 並 無 法 查 覺 隱 藏 於 電

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1 行 政 院 國 家 科 學 委 員 會 專 題 研 究 計 畫 成 果 報 告 多 晶 矽 太 陽 能 電 池 與 模 組 電 致 發 光 影 像 之 分 析 研 究 成 果 報 告 ( 精 簡 版 ) 計 畫 類 別 : 個 別 型 計 畫 編 號 :NSC E 執 行 期 間 :100 年 08 月 01 日 至 101 年 07 月 31 日 執 行 單 位 : 中 華 大 學 機 械 工 程 學 系 計 畫 主 持 人 : 邱 奕 契 計 畫 參 與 人 員 : 碩 士 班 研 究 生 - 兼 任 助 理 人 員 : 林 子 豪 報 告 附 件 : 出 席 國 際 會 議 研 究 心 得 報 告 及 發 表 論 文 公 開 資 訊 : 本 計 畫 涉 及 專 利 或 其 他 智 慧 財 產 權,1 年 後 可 公 開 查 詢 中 華 民 國 101 年 09 月 25 日

2 中 文 摘 要 : 太 陽 能 電 池 的 瑕 疵 種 類 繁 多, 任 何 一 種 瑕 疵 都 有 可 能 降 低 電 池 的 光 電 轉 換 效 率 在 所 有 類 型 瑕 疵 中, 又 以 出 現 在 電 池 內 部 的 隱 裂 最 為 關 鍵 可 見 光 並 無 法 查 覺 隱 藏 於 電 池 內 部 的 瑕 疵, 因 此 隱 裂 最 不 容 易 被 檢 查 出 來 電 致 發 光 (Electroluminescence EL) 是 最 常 用 來 檢 查 太 陽 能 電 池 模 組 的 技 術, 然 而 目 前 太 陽 能 電 池 EL 檢 測 技 術 之 自 動 化 程 度 仍 低 有 鑒 於 此, 本 研 究 採 用 EL 技 術 進 行 多 晶 矽 太 陽 能 電 池 (Solar Cell) 之 檢 測, 冀 望 能 夠 達 到 自 動 檢 出 隱 裂 的 目 的 為 達 成 上 述 目 標, 本 研 究 首 先 建 構 一 套 能 夠 讓 太 陽 能 電 池 發 光 的 裝 置, 其 次 建 構 一 套 能 夠 捕 捉 矽 晶 片 所 發 出 之 微 弱 近 紅 外 線 光 的 取 像 系 統, 最 後 研 發 一 套 能 夠 根 據 EL 影 像 亮 度 差 異, 自 動 找 出 瑕 疵 的 影 像 分 析 軟 體 研 究 結 果 顯 示 本 研 究 所 規 劃 之 取 像 系 統, 能 取 得 清 晰 的 EL 影 像 順 利 取 得 EL 影 像 後, 本 研 究 分 兩 步 驟 進 行 瑕 疵 的 檢 測, 首 先 尋 找 細 斷 線 或 粗 線 缺 陷 所 造 成 的 大 面 積 暗 區, 其 次 尋 找 撞 擊 後 所 產 生 的 蜘 蛛 絲 狀 小 裂 紋 結 果 顯 示 本 研 究 所 規 劃 之 流 程 可 以 有 效 找 出 玷 污 微 裂 紋 裂 痕 斷 線 等 瑕 疵, 瑕 疵 偵 測 率 約 90.43% 中 文 關 鍵 詞 : 瑕 疵 檢 測 多 晶 矽 太 陽 能 電 池 電 致 發 光 檢 測 EL 檢 測 英 文 摘 要 : There are various types of solar cell defects. Any defect might lower the efficiency of photoelectron transformation of a solar cell. Among all defects, invisible micro cracks occurring in the interior of solar wafers are most crucial. Since visible light is not capable of detecting interior defects of a solar cell; it is not easy to reveal invisible micro cracks. At present it is most common to detect invisible micro crack of solar cell by using electroluminescence (EL) technique. Accordingly the present research applied EL technique to inspect polycrystalline silicon solar cells. In view of most commercialized EL systems are still far from automatic, the present research devoted to develop an automatic EL inspection technology. The research contents and steps are as follows. The first step was to construct a device to enable solar cells to irradiate. The second step was to set up an imaging device to capture weak near infrared light irradiated by solar cells. The last step was to develop an image analysis program capable

3 of automatically detecting different types of defects by using the intensity difference in EL images. The experimental results show that our imaging system is capable of capturing clear EL images of solar cells. After that, the inspection was carried out in two steps. The first step was to detect large dark areas caused by broken finger or defected bus bar. The second step was to locate spidery crack caused by impact forces. The inspection results show that the proposed inspection flows succeed in discovering various defects including stains, micro cracks, large cracks, broken grid fingers, and defected bus bars. The overall flaw detection rate is about 90.43%. 英 文 關 鍵 詞 : Electroluminescence, Micro Crack, Solar Cell, Flaw Detection, EL Inspection.

4 行 政 院 國 家 科 學 委 員 會 補 助 專 題 研 究 計 畫 成 果 報 告 期 中 進 度 報 告 多 晶 矽 太 陽 能 電 池 與 模 組 電 致 發 光 影 像 之 分 析 計 畫 類 別 : 個 別 型 計 畫 整 合 型 計 畫 計 畫 編 號 :NSC E 執 行 期 間 : 100 年 08 月 01 日 至 101 年 07 月 31 日 執 行 機 構 及 系 所 : 中 華 大 學 機 械 工 程 學 系 計 畫 主 持 人 : 邱 奕 契 教 授 共 同 主 持 人 : 計 畫 參 與 人 員 : 林 子 豪 成 果 報 告 類 型 ( 依 經 費 核 定 清 單 規 定 繳 交 ): 精 簡 報 告 完 整 報 告 本 計 畫 除 繳 交 成 果 報 告 外, 另 須 繳 交 以 下 出 國 心 得 報 告 : 赴 國 外 出 差 或 研 習 心 得 報 告 赴 大 陸 地 區 出 差 或 研 習 心 得 報 告 出 席 國 際 學 術 會 議 心 得 報 告 國 際 合 作 研 究 計 畫 國 外 研 究 報 告 處 理 方 式 : 除 列 管 計 畫 及 下 列 情 形 者 外, 得 立 即 公 開 查 詢 涉 及 專 利 或 其 他 智 慧 財 產 權, 一 年 二 年 後 可 公 開 查 詢 中 華 民 國 101 年 08 月 31 日

5 多 晶 矽 太 陽 能 電 池 與 模 組 電 致 發 光 影 像 之 分 析 The Analysis of Electroluminescence Images of Multicrystalline Silicon Solar Cells and Modules 中 文 摘 要 太 陽 能 電 池 的 瑕 疵 種 類 繁 多, 任 何 一 種 瑕 疵 都 有 可 能 降 低 電 池 的 光 電 轉 換 效 率 在 所 有 類 型 瑕 疵 中, 又 以 出 現 在 電 池 內 部 的 隱 裂 最 為 關 鍵 可 見 光 並 無 法 查 覺 隱 藏 於 電 池 內 部 的 瑕 疵, 因 此 隱 裂 最 不 容 易 被 檢 查 出 來 電 致 發 光 (Electroluminescence EL) 是 最 常 用 來 檢 查 太 陽 能 電 池 模 組 的 技 術, 然 而 目 前 太 陽 能 電 池 EL 檢 測 技 術 之 自 動 化 程 度 仍 低 有 鑒 於 此, 本 研 究 採 用 EL 技 術 進 行 多 晶 矽 太 陽 能 電 池 (Solar Cell) 之 檢 測, 冀 望 能 夠 達 到 自 動 檢 出 隱 裂 的 目 的 為 達 成 上 述 目 標, 本 研 究 首 先 建 構 一 套 能 夠 讓 太 陽 能 電 池 發 光 的 裝 置, 其 次 建 構 一 套 能 夠 捕 捉 矽 晶 片 所 發 出 之 微 弱 近 紅 外 線 光 的 取 像 系 統, 最 後 研 發 一 套 能 夠 根 據 EL 影 像 亮 度 差 異, 自 動 找 出 瑕 疵 的 影 像 分 析 軟 體 研 究 結 果 顯 示 本 研 究 所 規 劃 之 取 像 系 統, 能 取 得 清 晰 的 EL 影 像 順 利 取 得 EL 影 像 後, 本 研 究 分 兩 步 驟 進 行 瑕 疵 的 檢 測, 首 先 尋 找 細 斷 線 或 粗 線 缺 陷 所 造 成 的 大 面 積 暗 區, 其 次 尋 找 撞 擊 後 所 產 生 的 蜘 蛛 絲 狀 小 裂 紋 結 果 顯 示 本 研 究 所 規 劃 之 流 程 可 以 有 效 找 出 玷 污 微 裂 紋 裂 痕 斷 線 等 瑕 疵, 瑕 疵 偵 測 率 約 90.43% 關 鍵 詞 : 瑕 疵 檢 測 多 晶 矽 太 陽 能 電 池 電 致 發 光 檢 測 EL 檢 測 Abstract There are various types of solar cell defects. Any defect might lower the efficiency of photoelectron transformation of a solar cell. Among all defects, invisible micro cracks occurring in the interior of solar wafers are most crucial. Since visible light is not capable of detecting interior defects of a solar cell; it is not easy to reveal invisible micro cracks. At present it is most common to detect invisible micro crack of solar cell by using electroluminescence (EL) technique. Accordingly the present research applied EL technique to inspect polycrystalline silicon solar cells. In view of most commercialized EL systems are still far from automatic, the present research devoted to develop an automatic EL inspection technology. The research contents and steps are as follows. The first step was to construct a device to enable solar cells to irradiate. The second step was to set up an imaging device to capture weak near infrared light irradiated by solar cells. The last step was to develop an image analysis program capable of automatically detecting different types of defects by using the intensity difference in EL images. The experimental results show that our imaging system is capable of capturing clear EL images of solar cells. After that, the inspection was carried out in two steps. The first step was to detect large dark areas caused by broken finger or defected bus bar. The second step was to locate spidery crack caused by impact forces. The inspection results show that the proposed inspection flows succeed in discovering various defects including stains, micro cracks, large cracks, broken grid fingers, and defected bus bars. The overall flaw detection rate is about 90.43%. Keywords: Electroluminescence, Micro Crack, Solar Cell, Flaw Detection, EL Inspection. 1. 前 言 任 何 物 體 都 會 發 光, 太 陽 能 電 池 內 部 的 矽 晶 片 也 不 例 外 EL 造 影 (Electroluminescence Imaging) 的 原 理 是 使 用 電 流 讓 材 料 發 光, 此 現 象 稱 為 電 致 發 光 或 電 激 發 光 EL 檢 測 法 就 是 利 用 電 致 發 光 的 原 理, 將 偏 壓 電 流 導 入 太 陽 能 電 池 提 升 矽 晶 片 的 能 階, 讓 矽 材 料 發 出 波 長 介 於 800nm 至 1100nm 之 微 弱 近 紅 外 光 利 用 近 紅 線 攝 影 機 取 像 即 可 獲 得 所 謂 的 EL 影 像 透 過 影 像 處 理 與 分 析 即 可 判 定 太 陽 能 電 池 是 否 具 有 瑕 疵 當 太 陽 能 電 池 出 現 局 部 缺 陷 時, 會 影 響 太 陽 能 電 池 該 部 份 的 發 光 亮 度, 因 此 發 光 亮 度 的 差 異 可 凸 顯 瑕 疵 之 所 在 一 般 來 說,EL 檢 測 法 主 要 是 根 據 平 均 亮 度 的 差 異, 判 斷 太 陽 能 電 池 是 否 具 有 破 損 漏 膠 斷 線 裂 痕 微 隱 裂 及 污 跡 等 缺 陷 圖 1 所 示 為 太 陽 能 電 池 之 EL 1

6 影像及各式瑕疵代表圖 值得一提的是 儘管 EL 技術可用來檢查 太陽光電產品是否有瑕疵 惟多數機台仍處於 半自動化階段 更確切的說 目前之 EL 檢測 技術並未達全自動化的境界 而是在取得 EL 影像後交由人工進行判讀 為了不被淘汰 諸 多廠商正卯足全力積極朝全自動化目標邁進 顯的缺點 Fuyuki 與 Kitiyanan [2]於 2009 年提 出對太陽能電池加熱的構想 在取得 EL 影像後 如何將瑕疵檢測出來 是一大挑戰 然而經過詳細的文獻回顧後發 現 目前國內學術界及研究機構從事與本研究 相關之學者相當少 已發表研究結果者 僅彭 成瑜等人[3] 該研究呼籲必須儘速建立缺陷影 像與失效關聯之判別法則 陳秋惠與劉定坤提 出自動缺陷檢測流程[4] 在取得太陽能電池 EL 影像後 透過框選太陽能電池範圍並計算範圍 內整體的亮度值的方式 當整體亮度值低於設 定之閥值時 即可判定微光電轉換效率過低 Insidecrack Inspection System 是國內宏明 科技自行開發之系統 可用來檢查太陽能電池 晶片及模組是否有裂痕 缺損 及雜質等瑕疵 其解析度為 350 µm/pixel 欽揚科技[5]所開發 之 EL-CT01A 內裂檢查機可用來檢查 5~6 吋多 晶矽太陽能電池或模組是否具有裂痕 缺損 雜質 擴散深度及接觸或傳導不良區域等缺 陷 立曄科技[6]所販售之 EL 檢測機可讓使用 者判斷太陽能電池/模組是否具有亮度不足 指 狀斷路 暗區 微裂紋等缺陷 國外相關研究較多[7, 8] Köntges 等人[9] 是以 像素之 CCD 攝影機對由 60 片 電池 構 成之 太陽 能 模 組 取像 並 採用 VIM (Voltage Imaging technique for PV Modules)技 術對太陽能模組之 EL 影像進行分析 使用 EL 檢查太陽能電池 陣列 模組 或面板之廠商 包 括 德 國 Basler 與 eateyes 以 及 日 本 NISSHINBO 等 Basler 所開發之 VisionFit Cell inspection 檢測系統可以在 1.0 秒內完成太陽能 電池的檢測 檢測之瑕疵類型包括微裂紋與暗 區 兩 種 GreatEyes 所 開 發 之 Lumi Solar Professional System 使用 16 bits 之 NIR 攝影機攫取太陽能電池或模組影像 可用 來檢查電池或模組是否有微裂紋 異物 分流 電阻 網印瑕疵 及錫膏等瑕疵 NISSHINBO 推出一序列 EL 檢測設備 從單一電池的檢測 到多個電池所構成的太陽能陣列都能檢測 例 如 PVE1200-C 可用來檢測 5 吋及 6 吋多晶矽太 陽能電池 最大檢測面積為 220 mm 470 mm 主要是用來檢查微裂紋 PVE1116i-S 圖 2 圖 1 太陽能電池 EL 影像所呈現之各式瑕疵代 表圖 其中白色箭頭所指處為瑕疵之所在 2. 研究目的 投入太陽能電池瑕疵檢測研究的學者很 多 惟大都是利用可見光進行檢測 可見光檢 測法是可以檢測出存在於太陽能電池表面 包 括汙跡 斷線 掉削 白點 刮傷 裂痕 及 破片等瑕疵 但是對於存在於電池內部的瑕 疵 例如隱裂及異物 則因為攝影機看不見而 無法將其檢測出來 如前所述 現今之 EL 檢 測設備幾乎都仍停留在半自動化的程度 有鑑 於此 發展專門用來檢查太陽能電池是否有隱 裂或異物之自動化 EL 檢測系統確有其必要性 3. 文獻探討 在諸多 EL 文獻中 其中以 Takahashi 等人 [1]於 2006 所發表的文章最具代表性 該文提 出利用 EL 影像對太陽能電池裂痕及缺陷進行 隨線檢測的技術 該研究使用能夠偵測到 nm 波長光線的 CCD 進行取像 為了 避免 CCD 接收到其他來源的光線 取像是在暗 室內進行 為了解決 EL 影像內之瑕疵不夠明 2

7 可用來檢測 10 6 太陽能模組內部之裂痕 檢 測速度為 60~70 sec/module 最大檢測面積為 1100 mm 1650 mm 影像解析度為 pixels 4.1 檢測方法與原理 EL影像中各像素點的亮度與超額少數載 子密度 excess minority carrier density 的總數 成正比 當太陽能電池出現缺陷時 少數載子 密度會降低 導致瑕疵出現處之亮度相對較 暗 舉例來說 當太陽能電池有裂痕時 圖3(A1) 及圖3(B1) 電流將無法通過裂痕後面的區 域 沒有電流通過的區域就不會有電致發光 因而形成EL影像中的暗區 如圖3(A2)及圖3(B2) 所示 此即為EL檢測技術的基本原理 圖3(C2) 所示暗區是電極缺陷所造成的 然而從圖3(C1) 所示之可見光影像卻是看不出異常 由此可見 EL檢測的重要性 值得一提的是 單晶矽太陽能電池之EL影 像相對單純 透過灰階差異就可以很容易地判 斷有無瑕疵 然而對多晶矽太陽能電池而言 複雜的晶格背景以及晶格發光不完全等因素 經常導致EL影像內晶格像素的灰階與瑕疵的 灰階沒有太大的差異 大大提高EL影像判讀的 困難度 有鑑於目前之EL影像分析軟體 其瑕 疵之正判率仍不理想 本研究將根據電致發光 原理 開發EL影像瑕疵檢測軟體 圖 2 NISSHINBO 公司之 EL 太陽能模組檢測 系統 4.2 實驗設備 圖 4 所示為本研究建構之 EL 檢測機 主 要設備包括導電座 電源供應器 NIR 取像裝 置及鏡頭如圖 5 所示 導電座連接至電源供應 器的正負極 NIR 取像裝置則連接至電腦主機 圖 3 多晶矽太陽能電池可見光影像 上圖 與 EL 影像 下圖 的比較 4. 研究方法與設備 電致發光造影是利用矽基太陽能電池在通 以偏壓電流後 會發出波長介於 800nm 至 1100nm 之近紅外線光的特性 搭配波長相近之 近紅外線攝影機即可取得 EL 影像 本研究針 對太陽能電池及模組進行檢測 目標是要找出 具有微裂紋 裂痕 斷線 玷污 及異物等缺 陷之太陽能電池/模組 一般來說 EL 檢測技 術成功與否取決於 是否能讓太陽能電池/模 組產生電致發光效應 是否能順利取得 EL 影像 是否有能力根據 EL 影像之灰階差 異 正確找出瑕疵 本研究的主要目標是發展 太陽能電池 EL 影像分析演算法 圖 4 太陽能電池 EL 檢測設備示意圖 3

8 圖 6 太 陽 能 電 池 EL 瑕 疵 偵 測 流 程 圖 圖 5 太 陽 能 電 池 EL 檢 測 設 備 各 組 件 之 實 體 圖 太 陽 能 電 池 所 發 出 的 螢 光 非 常 的 微 弱, 任 何 外 來 光 線 的 亮 度 可 能 就 已 凌 駕 電 致 發 光 效 應 所 產 生 的 光, 導 致 錯 誤 的 EL 影 像 分 析 結 果, 因 此 本 研 究 將 整 個 取 像 設 備 及 太 陽 能 電 池 置 入 暗 房, 防 止 外 來 光 線 進 入 太 陽 能 電 池 承 載 台 : 承 載 台 上 裝 設 有 電 源 連 接 機 構, 將 太 陽 能 電 池 放 置 其 上 即 可 形 成 電 流 迴 路 電 池 的 電 極 線 連 接 至 電 源 連 接 機 構 的 正 負 極 接 點, 亦 即 將 直 流 電 源 供 應 器 之 正 極 接 到 太 陽 能 電 池 的 正 極 ( 背 面 的 Bus Bar), 負 極 接 到 太 陽 能 電 池 的 負 極 ( 正 面 的 Bus Bar), 並 施 以 恆 定 電 流 電 流 導 通 後 電 池 內 部 矽 晶 片 之 電 荷 開 始 移 動, 當 帶 負 電 的 電 子 與 帶 正 電 的 電 洞 結 合 時 會 發 出 近 紅 外 線 光 (800~1100 nm) 電 源 供 應 器 : 此 可 調 式 電 源 供 應 器 能 夠 提 供 0~15V 之 電 壓 以 及 0~12A 之 電 流 給 太 陽 能 電 池, 使 太 陽 能 電 池 發 出 微 弱 的 螢 光 本 研 究 使 用 之 電 壓 及 電 流 分 別 為 4.0V 及 6.0A 如 果 電 致 發 光 過 於 微 弱, 可 提 高 電 流 增 加 太 陽 能 電 池 的 發 光 強 度 但 是 必 須 注 意 電 流 不 可 過 高, 否 則 可 能 會 燒 壞 太 陽 能 電 池 NIR 取 像 裝 置 : 電 致 發 光 檢 測 系 統 需 要 一 台 對 800~1100 nm 波 長 敏 感 之 高 感 度 NIR 攝 影 機 此 外 必 須 選 擇 一 個 合 適 的 鏡 頭, 讓 置 放 於 承 載 台 上 的 太 陽 能 電 池 能 夠 完 全 納 入 攝 影 機 的 視 野 (Field of View FOV) 再 者, 由 於 電 子 與 電 洞 重 組 時 所 發 出 之 近 紅 外 線 光 相 當 微 弱, 因 此 攝 影 機 之 曝 光 時 間 必 需 夠 長 (1.00 至 10.0 秒 為 常 用 值 ) 本 研 究 採 用 德 國 ProgRes progressive scan,36bit 之 1394 彩 色 攝 影, 搭 配 Schneider XNP 1.4/17 IR 鏡 頭, 工 作 距 離 約 為 mm, 取 得 之 EL 影 像 其 解 析 度 約 為 0.15 mm/pixel 4.3 檢 測 流 程 本 研 究 針 對 多 晶 矽 太 陽 能 電 池 所 發 展 之 EL 影 像 瑕 疵 偵 測 流 程, 請 參 考 圖 6 所 示 之 流 程 圖 檢 測 的 第 一 步 是 對 太 陽 能 電 池 通 電 並 攫 取 其 EL 影 像 第 二 步 是 進 行 暗 區 檢 測 法, 檢 查 太 陽 能 電 池 是 否 有 大 面 積 的 暗 區 檢 查 是 否 有 暗 區 的 方 式 是 根 據 暗 區 檢 測 法 所 輸 出 之 斑 點 數 來 判 斷 斑 點 數 不 為 零 代 表 有 瑕 疵, 則 在 螢 幕 上 標 示 瑕 疵 的 位 置 並 結 束 本 片 太 陽 能 電 池 的 檢 測, 直 接 進 入 下 一 個 循 環 的 檢 測 反 之, 斑 點 數 為 零 代 表 無 暗 區 瑕 疵, 則 進 入 蜘 蛛 絲 檢 測 流 程 蜘 蛛 絲 檢 測 法 主 要 是 用 來 檢 查 太 陽 能 電 池 是 否 有 因 為 外 力 撞 擊 所 產 生 之 蜘 蛛 絲 狀 裂 紋 同 樣 的, 是 否 具 有 蜘 蛛 絲 狀 裂 紋, 也 是 根 據 輸 出 之 斑 點 數 來 判 斷 斑 點 數 不 等 於 零 代 表 有 蜘 蛛 絲 狀 裂 紋, 在 螢 幕 上 標 示 裂 紋 位 置 並 直 接 進 入 下 一 個 循 環 的 檢 測 ; 反 之, 則 在 螢 幕 上 顯 示 GO, 代 表 通 過 檢 測 並 進 入 下 一 個 循 環 的 檢 測 暗 區 檢 測 方 法 與 流 程 針 對 暗 區 本 研 究 所 規 劃 之 檢 測 流 程 如 圖 7 所 示, 以 下 就 流 程 中 各 個 步 驟 做 說 明 Step 1: 使 用 5 5 X 字 形 中 值 濾 波 對 圖 8(a) 所 示 之 EL 影 像 進 行 濾 波, 將 振 幅 小 於 設 定 值 之 雜 訊 移 除 Step 2: 使 用 Entropy 二 值 化 將 影 像 中 可 能 之 瑕 疵 分 割 出 來 圖 8(b) 所 示 為 中 值 濾 波 及 Entropy 影 像 分 割 後 之 結 果 影 像 4

9 圖 7 暗 區 檢 測 流 程 圖 圖 9 蜘 蛛 絲 檢 測 流 程 圖 圖 8 暗 區 檢 測 流 程 及 其 結 果 :(a) 具 電 極 線 缺 陷 之 原 始 EL 影 像 ;(b) 中 值 濾 波 及 影 像 分 割 後 之 結 果 影 像 ;(c) 去 除 Busbar 後 之 結 果 影 像 ;(d) 斷 開 後 之 結 果 影 像 ;(e) 斑 點 分 析 後 之 結 果 影 像 ;(f) 將 暗 區 以 紅 色 標 示 在 原 始 影 像 上 之 結 果 影 像 Step 3: 使 用 垂 直 投 影 法 找 出 Bus Bar 的 位 置 並 將 其 移 除, 結 果 如 圖 8(c) 所 示 Step 4: 使 用 斷 開 運 算 移 除 小 面 積 的 島 嶼, 結 果 如 圖 8(d) 所 示 Step 5: 使 用 斑 點 分 析 法 (Blob Analysis) 取 得 影 像 內 之 斑 點 數 及 面 積 並 將 面 積 小 於 750 個 像 素 之 斑 點 移 除, 結 果 如 圖 8(e) 所 示, 可 見 小 面 積 之 物 體 已 被 剃 除 Step 6: 以 紅 點 標 示 瑕 疵, 結 果 如 圖 8(f) 所 示 蜘 蛛 絲 檢 測 方 法 與 流 程 針 對 蜘 蛛 絲 所 規 劃 之 檢 測 流 程 如 圖 9 所 示, 以 下 依 流 程 之 處 理 程 序, 逐 步 說 明 如 下 : Step 1: 由 於 撞 擊 點 之 灰 階 值 較 小, 本 研 究 採 用 Niblack 影 像 分 割 法 將 可 能 之 撞 擊 點 分 割 出 來, 結 果 如 圖 10(b) 所 示 Step 2: 使 用 垂 直 投 影 找 出 Bus Bar 的 位 置 並 將 其 移 除, 結 果 如 圖 10(c) 所 示 圖 10 蜘 蛛 絲 檢 測 流 程 及 其 結 果 :(a) 具 裂 痕 之 原 始 EL 影 像 ;(b) 中 值 濾 波 及 影 像 分 割 後 之 影 像 ;(c) 去 除 Busbar 之 影 像 ;(d) 斑 點 分 析 後 之 影 像 ;(e) 尋 找 種 子 點 做 為 遮 罩 之 中 心 點, 對 41x41 之 矩 形 區 域 進 行 二 值 化 處 理 後 之 影 像 ;(f) 將 撞 擊 點 以 紅 色 標 示 在 原 始 影 像 上 Step 3: 使 用 斑 點 分 析 取 得 影 像 中 之 物 體 數 及 其 面 積, 並 將 面 積 大 於 400 像 素 之 斑 點 移 除, 處 理 後 之 結 果 如 圖 10(d) 所 示 Step 4: 利 用 像 素 聚 積 成 長 法, 找 出 局 部 灰 階 較 低 之 種 子 點 Step 5: 根 據 裂 紋 之 特 性 設 計 之 遮 罩, 讓 裂 紋 由 種 子 點 成 長 出 去 Step 6: 使 用 斑 點 分 析 法 取 得 影 像 內 物 體 之 數 目 及 面 積, 並 將 面 積 小 於 門 檻 值 之 斑 點 去 除, 結 果 如 圖 10(f) 所 示 5. 結 果 與 討 論 多 晶 矽 太 陽 能 電 池 可 能 出 現 的 瑕 疵 包 括 汙 跡 裂 痕 電 極 缺 陷 破 片 及 微 裂 紋 等 上 述 瑕 疵 可 分 成 表 面 瑕 疵 及 內 部 瑕 疵 兩 大 類 表 面 瑕 疵 是 指 出 現 在 太 陽 能 電 池 表 面 之 瑕 疵, 例 如 汙 跡 裂 痕 電 極 缺 陷 及 破 片 內 部 瑕 疵 是 指 隱 藏 於 太 陽 能 電 池 內 部 之 微 裂 紋 及 異 物 使 用 5

10 可 見 光 檢 測 可 以 有 效 的 偵 測 出 表 面 瑕 疵, 但 是 對 於 內 部 瑕 疵 則 無 用 武 之 地 雖 然 本 研 究 是 以 檢 測 內 部 瑕 疵 為 主, 惟 實 驗 結 果 顯 示 對 於 裂 痕 電 極 缺 陷 及 破 片 等 表 面 瑕 疵 一 樣 有 效 檢 測 時 首 先 將 電 流 及 電 壓 調 至 預 設 值 (4V, 6A), 接 著 將 太 陽 能 電 池 放 在 導 電 座 上 開 啟 電 源 將 電 流 導 入, 電 池 受 激 發 開 始 發 光,10 秒 後 即 可 取 得 清 晰 的 EL 影 像 將 EL 影 像 傳 送 至 影 像 處 理 電 腦 進 行 分 析, 即 可 得 知 電 池 是 否 有 瑕 疵 本 研 究 共 取 得 115 張 多 晶 矽 太 陽 能 電 池 影 像, 其 中 具 有 瑕 疵 之 影 像 有 39 張, 無 瑕 疵 影 像 有 76 張, 檢 測 結 果 如 表 1 所 示 由 表 中 可 見 汙 跡 電 極 缺 陷 破 片 及 裂 痕 都 可 以 正 確 地 被 找 到 微 裂 紋 影 像 有 31 張, 其 中 27 張 成 功 檢 出, 4 張 失 敗 造 成 微 裂 紋 誤 判 的 主 因 是 瑕 疵 與 背 景 的 灰 階 對 比 過 低, 導 致 程 式 將 其 誤 判 為 無 瑕 疵 無 瑕 疵 影 像 有 76 張, 其 中 69 張 正 確 被 判 定 為 無 瑕 疵 影 像, 假 警 報 則 有 7 張 誤 判 的 原 因 是 演 算 法 將 晶 格 發 光 不 完 全 的 小 暗 區 也 判 定 為 瑕 疵 整 體 而 言, 本 研 究 之 瑕 疵 檢 出 率 為 90.43% 以 下 將 檢 測 結 果 分 成 表 面 瑕 疵 以 及 內 部 瑕 疵 兩 部 份 來 說 明 5.1 表 面 檢 測 結 果 施 加 電 壓 與 電 流 激 發 太 陽 能 電 池 發 出 螢 光, 當 瑕 疵 對 電 流 之 流 動 造 成 影 響 時, 瑕 疵 所 在 位 置 的 發 光 會 較 微 弱, 因 而 灰 階 值 較 低 表 面 檢 測 包 含 汙 跡 破 片 電 極 缺 陷 及 裂 痕 等 汙 跡 : 太 陽 能 電 池 表 面 具 有 汙 跡 時, 激 發 出 之 螢 光 會 較 微 弱, 使 得 汙 跡 所 在 位 置 具 有 較 低 的 灰 階 值 透 過 此 原 理, 可 以 很 容 易 的 將 汙 跡 檢 測 出 來, 檢 測 結 果 如 圖 11 所 示 裂 痕 : 此 處 之 裂 痕 屬 於 肉 眼 不 易 看 見 的 微 觀 裂 痕 裂 痕 將 導 致 電 流 無 法 通 過, 造 成 大 面 積 的 暗 區 慶 幸 的 是, 暗 區 之 灰 階 值 比 平 均 灰 階 值 低 許 多, 因 此 根 據 灰 階 差 異 可 以 很 容 易 的 找 出 裂 痕 所 在 位 置 檢 測 結 果 如 圖 12 所 示 電 極 缺 陷 : 電 極 為 電 流 流 動 的 主 幹 道, 當 電 池 之 電 極 具 有 缺 陷 時,EL 影 像 會 出 現 大 面 積 的 暗 區 同 樣 地, 暗 區 之 灰 階 值 較 低, 因 此 透 過 影 像 亮 區 與 暗 區 之 差 異, 暗 區 可 以 很 容 易 被 偵 測 出 來, 結 果 如 圖 13 所 示 破 片 : 破 片 係 指 肉 眼 可 見 的 巨 觀 瑕 疵, 破 片 會 減 少 太 陽 能 電 池 發 光 的 面 積, 影 響 發 電 效 率 破 片 一 樣 會 造 成 大 面 積 之 暗 區, 因 此 也 可 以 很 容 易 地 被 檢 測 出 來, 檢 測 結 果 如 圖 14 所 示 表 1 檢 測 結 果 瑕 疵 電 極 微 裂 無 瑕 汙 跡 破 片 裂 痕 類 別 缺 陷 紋 疵 影 像 張 數 正 確 錯 誤 圖 11 汙 跡 檢 測 結 果 : 左 圖 為 原 始 影 像 ; 右 圖 為 檢 測 結 果 圖 12 裂 痕 檢 測 結 果 : 左 圖 為 原 始 影 像, 右 圖 為 檢 測 結 果 圖 13 電 極 缺 陷 檢 測 結 果 : 左 圖 為 原 始 影 像 ; 右 圖 為 檢 測 結 果 6

11 SCHNEIDER 公司所生產的 XNP 1.4/17 定焦鏡 頭 視野範圍為 180mm(H) 170mm(V)與影像 解析度為 132.4um 166um 在取得瑕疵影像 後 如何將瑕疵檢測出來是一大難題 由於多 晶矽太陽能電池的晶格會導致材料發光不完全 產生許多暗區 大大的增加了檢測上的困難程 度 結果證明了本研究設計的電致發光檢測系 統 可以正確檢測出電池表面的汙跡 裂痕 電極缺陷 破片與隱藏於內部之微裂紋 圖 14 破片檢測結果 左圖為原始影像 右圖 為檢測結果 6. 結論與建議 結論與建議 太陽能電池的檢測 從前段 Wafer 的生產 與中段太陽能電池製程都極為重要 至於後段 模組的檢測更為重要 因為太陽能模組是由多 片太陽能電池組裝而成 只要模組內有任何一 片太陽能電池具有瑕疵或焊接不良都會導致發 電效率的大幅下降 本研究所建構之 EL 設備是以檢測單片太 陽能電池為主 未來可以延伸至模組的檢測 然而欲檢測太陽能模組 以實驗室現有之設備 是不足的 除非提升攝影機的解析度以及電源 供應器之電壓和電流 此外 鏡頭亦必需更換 成廣角鏡頭才能看得到整個太陽能模組 另外 值得一提的是 EL 的應用雖然相當廣 卻無法 應用在太陽能晶片(Solar Wafer)的檢測上 這是 因為 EL 檢測時必需通電 而晶片並無電極 圖15 微裂紋之檢測結果 上圖為原始影像 下圖為檢測結果 5.2. 內部檢測結果 內部瑕疵是指隱藏於太陽能電池內部的瑕 疵 包括隱裂及異物 內部瑕疵從外表是看不 見的 使用可見光檢測系統是檢測不出來的 儘管如此 透過本研究所設計之 EL 檢測系統 還是可以順利的將其檢測出來 請參考圖 15 上圖為使用 EL 取像系統攫取所得之影像 下 圖為利用蜘蛛絲檢測法檢測之結果 其中紅色 標示處代表蜘蛛絲狀裂紋撞擊點所在位置 7. 成果自評 德 國 Basler[12] 所 推 出 的 VisionFit Cell Inspection 可檢查 5 吋及 6 吋多晶矽太陽能電池 是否有微裂紋 裂痕及暗區 曝光時間 0.55~1 秒 影像處理時間 0.8 秒 德國 graphikon[13] 所推出之 G/SOLAR ELI 檢測系統 可用來檢測 5 吋及 6 吋的太陽能電池 檢測項目包括電極 缺陷 裂痕及肉眼看不見的微裂紋等瑕疵 曝 光時間需 1.5 秒 本研究檢測一片太陽能電池所花的時間也 是以 1.8 秒為目標 惟受限於經費 本研究採 用的是 解析度之近紅外線攝影機 在性能上不僅對近紅外線光譜的靈敏度較差 曝光時間也需 10 秒才能完成 6 吋多晶矽太陽能 電池之檢測 如欲滿足快速檢測的需求 攝影 5.3 討論 本研究應用電致發光技術設計一套 EL 系 統 可針對多晶矽太陽能電池之表面瑕疵及內 部的微裂紋進行檢測 由於用可見光系統對檢 測內部的微裂紋成效不彰 必須使用電致發光 技術激發矽基材料發出微弱螢光搭配近紅線攝 影機才能將隱藏於太陽能電池內部之微裂紋檢 測出來 本研究使用德國 ProgRes CCD 解析度 為 之近紅外線面掃瞄攝影機 搭配 7

12 機 必 須 選 擇 對 近 紅 外 線 光 譜 靈 敏 度 較 佳 之 高 解 析 度 InGaAs 近 紅 外 線 攝 影 機, 但 是 一 台 都 需 要 百 萬 元, 其 價 格 非 本 研 究 負 擔 的 起 參 考 文 獻 [1] Y. Takahashi, Y. Kaji, A. Ogane, Y. Uraoka and T. Fuyuki, Luminoscopy- Novel Tool for the Diagnosis of Crystalline Silicon solar cells and Modules Utilizing Electroluminescence, WCPEC-4, Hawaii, USA, May 2006, pp [2] T. Fuyuki and A. Kitiyanan, Photographic Diagnosis of Crystalline Silicon Solar Cells Utilizing Electroluminescene, Applied Physics A: material Science & Processing, 96, pp , [3] 彭 成 瑜 林 福 明 黃 振 隆, 非 破 壞 性 檢 測 技 術 用 於 矽 基 太 陽 電 池 與 模 組, 科 儀 新 知, 第 三 十 一 卷 第 三 期,98 年 12 月,p [4] 陳 秋 惠 劉 定 坤, 太 陽 能 電 池 之 電 致 發 光 缺 陷 檢 測 技 術,2010 第 十 屆 全 國 AOI 論 壇 與 展 覽 大 會 手 冊,(2010) [5] 台 灣 欽 揚 科 技 [6] ter.asp, 立 曄 科 技 股 份 有 限 公 司 [7] F. Dreckschmidt, T. Kaden, H. Fiedler, H.J. Möller, Electroluminescence Investigation of the Decoration of Extended Defects in Multicrystalline Silicon, 22nd European Photovoltaic Solar Energy Conference, 3-7 September 2007, Milan, Italy, pp [8] D. Kiliani, A. Herguth, G.Hahn, V. Rutka, M. Junk Fitting of Lateral Resistances in Silicon Solar Cells to Electroluminescence Images, Preprint 24 th EU PVSEC, 2009, Hamburg. [9] M. Köntges, M. Siebert, D. Hinken, U. Eitner, K. Bothe, T. Potthof, Quantitative Analysis of PV-modules by Electroluminescence Images for Quality Control, 24 st European Photovoltaic Solar Energy Conference, Hamburg, Germany, September 2009, 4CO

13 行 政 院 國 家 科 學 委 員 會 補 助 國 內 專 家 學 者 出 席 國 際 學 術 會 議 報 告 報 告 人 姓 名 邱 奕 契 服 務 機 構 及 職 稱 101 年 4 月 2 日 中 華 大 學 / 機 械 工 程 學 系 / 教 授 附 件 三 March 27~29, 2012; ICMSE 時 間 會 議 地 點 2012; 中 國 \ 福 建 省 \ 廈 門 市 本 會 核 定 補 助 文 號 會 議 名 稱 ( 中 文 ) 2012 年 製 造 科 學 與 工 程 國 際 學 術 會 議 ( 英 文 ) The 3rd International Conference on Manufacturing Science and Engineering 發 表 論 文 題 目 ( 中 文 ) (1) 微 鑽 頭 之 參 數 最 佳 化 使 用 機 器 視 覺 技 術 並 結 合 田 口 法. (2) 以 邊 角 點 偵 測 法 為 基 之 微 端 銑 刀 磨 耗 自 動 檢 測 系 統 ( 英 文 ) 報 告 內 容 應 包 括 下 列 各 項 : 一 參 加 會 議 經 過 (1) Parametric Optimization of Micro Drilling using Machine Vision Technique Combined with Taguchi Method. (2) Micro-end-milling Wear Automatic Inspection System Based on Effective Corner Detection Method 製 造 科 學 與 工 程 國 際 學 術 會 議 (EI indexed) 是 提 供 全 世 界 研 究 製 造 科 學 及 工 程 之 專 家 與 研 究 人 員 發 表 新 技 術 以 及 研 究 成 果 的 主 要 研 討 會 之 一 研 究 人 員 也 可 透 過 此 一 機 會 交 換 心 得 或 向 各 領 域 之 專 家 學 者 請 益 去 年 之 會 議 (ICMSE 2011) 是 在 吉 林 舉 行,2009 年 之 會 議 (ICMSE 2009) 是 在 珠 海 舉 行 本 人 於 台 北 時 間 三 月 二 十 七 日 從 桃 園 中 正 國 際 機 場 二 航 廈 出 發, 不 明 原 因 起 飛 時 間 延 誤 了 約 一 個 小 時, 抵 達 福 建 廈 門 時 已 近 午 餐 時 間 會 議 是 在 廈 門 國 際 會 議 展 覽 中 心 舉 行 二 十 八 日 之 開 幕 式 是 在 四 樓 的 國 際 會 議 廳 舉 行, 之 後 由 大 會 邀 請 之 兩 位 Keynote Speeches 進 行 專 題 演 說, 第 一 位 是 Harbin Institute of Technology 的 Zhou, Yu 教 授 第 二 位 是 Beijing University of Aeronautics & Astronautics 的 Zhong, Qunpeng 教 授 二 十 八 日 的 其 他 時 間 也 是 安 排 Keynote Speeches 本 屆 ICMSE 會 議 之 分 組 討 論 集 中 在 二 十 九 日 發 表, 上 午 分 五 個 場 地 進 行, 下 午 分 四 個 場 地 進 行 表 Y04

14 與 會 心 得 1. 製 造 科 學 與 工 程 國 際 學 術 會 議 是 製 造 領 域 中 重 要 會 議 之 一, 可 惜 的 是 收 錄 的 論 文 主 題 相 當 雜, 有 些 看 上 去 不 相 干 的 論 文 也 收 錄, 實 為 美 中 不 足 之 處 2. 與 會 專 家 所 提 之 問 題 都 相 當 深 入, 提 供 之 意 見 也 相 當 值 得 參 考, 對 後 續 之 研 究 有 相 當 大 的 幫 助 3. 由 於 事 先 已 取 得 大 會 議 程, 對 於 有 興 趣 之 研 究 及 其 發 表 時 間 及 場 地 可 充 分 掌 握, 因 此 可 獲 益 良 多 4. 會 中 認 識 許 多 不 同 國 家 的 學 者, 最 重 要 的 是 這 些 學 者 之 研 究 領 域 相 當 接 近, 對 往 後 之 學 術 交 流 有 莫 大 的 幫 助 二 考 察 參 觀 活 動 ( 無 是 項 活 動 者 省 略 ) 無 三 建 議 無 四 攜 回 資 料 名 稱 及 內 容 1. 大 會 議 程 2. The Proceeding of 2012 International Conference on Manufacturing Science and Engineering 五 其 他 無 表 Y04

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17 March Xiamen, China Notification of Paper Acceptance Dear Authors, The Scientific Committee has completed its review of your paper submitted for the 3rd International Conference on Manufacturing Science and Engineering (ICMSE 2012). The final decision is made base on the peer-review reports, the scientific merits and the relevance. We are pleased to inform you that your paper as follow has now been accepted by the Scientific Committee of ICMSE 2012 and will be published in international journal "Advanced Materials Research", and will be indexed by EI COMPENDEX,Thomson ISTP and Elsevier SCOPUS. Manuscript Number V4241 Notes: Authors Yu-Teng Liang, Yih-Chih Chiou Title Micro-end-milling Wear Automatic Inspection System Based on Effective Corner Detection Method 1. Please revise your manuscript according to the detailed comments and suggestions from the referees. And make sure that your paper is in strict accordance with the format of the journal. 2. Please read the attached registration form carefully and make sure that you pay the registration fees in time. Any questions, please do not hesitate to contact us. The Committee of ICMSE 2012 Hong Kong Industrial Technology Research Centre

18 2012 International Conference on Manufacturing Science and Engineering March Xiamen, China Notification of Paper Acceptance Dear Authors, The Scientific Committee has completed its review of your paper submitted for the 3rd International Conference on Manufacturing Science and Engineering (ICMSE 2012). The final decision is made base on the peer-review reports, the scientific merits and the relevance. We are pleased to inform you that your paper as follow has now been accepted by the Scientific Committee of ICMSE 2012 and will be published in international journal "Advanced Materials Research", and will be indexed by EI COMPENDEX,Thomson ISTP and Elsevier SCOPUS. Manuscript Number V4242 Notes: Authors Yu-Teng Liang, Yih-Chih Chiou Title Parametric Optimization of Micro Drilling using Machine Vision Technique Combined with Taguchi Method 1. Please revise your manuscript according to the detailed comments and suggestions from the referees. And make sure that your paper is in strict accordance with the format of the journal. 2. Please read the attached registration form carefully and make sure that you pay the registration fees in time. Any questions, please do not hesitate to contact us. The Committee of ICMSE 2012 Hong Kong Industrial Technology Research Centre

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29 國 科 會 補 助 計 畫 衍 生 研 發 成 果 推 廣 資 料 表 日 期 :2012/08/30 國 科 會 補 助 計 畫 計 畫 名 稱 : 多 晶 矽 太 陽 能 電 池 與 模 組 電 致 發 光 影 像 之 分 析 計 畫 主 持 人 : 邱 奕 契 計 畫 編 號 : E 學 門 領 域 : 自 動 化 檢 測 技 術 無 研 發 成 果 推 廣 資 料

30 100 年 度 專 題 研 究 計 畫 研 究 成 果 彙 整 表 計 畫 主 持 人 : 邱 奕 契 計 畫 編 號 : E 計 畫 名 稱 : 多 晶 矽 太 陽 能 電 池 與 模 組 電 致 發 光 影 像 之 分 析 國 內 論 文 著 作 專 利 技 術 移 轉 成 果 項 目 實 際 已 達 成 數 ( 被 接 受 或 已 發 表 ) 量 化 預 期 總 達 成 數 ( 含 實 際 已 達 成 數 ) 期 刊 論 文 % 研 究 報 告 / 技 術 報 告 % 本 計 畫 實 際 貢 獻 百 分 比 研 討 會 論 文 % 專 書 % 申 請 中 件 數 % 已 獲 得 件 數 % 單 位 件 數 % 件 權 利 金 % 千 元 篇 件 備 註 ( 質 化 說 明 : 如 數 個 計 畫 共 同 成 果 成 果 列 為 該 期 刊 之 封 面 故 事... 等 ) 國 外 參 與 計 畫 人 力 ( 本 國 籍 ) 論 文 著 作 專 利 技 術 移 轉 參 與 計 畫 人 力 ( 外 國 籍 ) 碩 士 生 % 博 士 生 % 博 士 後 研 究 員 % 人 次 專 任 助 理 % 期 刊 論 文 % 研 究 報 告 / 技 術 報 告 % 篇 研 討 會 論 文 % 專 書 % 章 / 本 申 請 中 件 數 % 已 獲 得 件 數 % 件 件 數 % 件 權 利 金 % 千 元 碩 士 生 % 博 士 生 % 人 次 博 士 後 研 究 員 % 專 任 助 理 %

31 無 其 他 成 果 ( 無 法 以 量 化 表 達 之 成 果 如 辦 理 學 術 活 動 獲 得 獎 項 重 要 國 際 合 作 研 究 成 果 國 際 影 響 力 及 其 他 協 助 產 業 技 術 發 展 之 具 體 效 益 事 項 等, 請 以 文 字 敘 述 填 列 ) 科 教 處 計 畫 加 填 項 目 成 果 項 目 量 化 名 稱 或 內 容 性 質 簡 述 測 驗 工 具 ( 含 質 性 與 量 性 ) 0 課 程 / 模 組 0 電 腦 及 網 路 系 統 或 工 具 0 教 材 0 舉 辦 之 活 動 / 競 賽 0 研 討 會 / 工 作 坊 0 電 子 報 網 站 0 計 畫 成 果 推 廣 之 參 與 ( 閱 聽 ) 人 數 0

32 國 科 會 補 助 專 題 研 究 計 畫 成 果 報 告 自 評 表 請 就 研 究 內 容 與 原 計 畫 相 符 程 度 達 成 預 期 目 標 情 況 研 究 成 果 之 學 術 或 應 用 價 值 ( 簡 要 敘 述 成 果 所 代 表 之 意 義 價 值 影 響 或 進 一 步 發 展 之 可 能 性 ) 是 否 適 合 在 學 術 期 刊 發 表 或 申 請 專 利 主 要 發 現 或 其 他 有 關 價 值 等, 作 一 綜 合 評 估 1. 請 就 研 究 內 容 與 原 計 畫 相 符 程 度 達 成 預 期 目 標 情 況 作 一 綜 合 評 估 達 成 目 標 未 達 成 目 標 ( 請 說 明, 以 100 字 為 限 ) 實 驗 失 敗 因 故 實 驗 中 斷 其 他 原 因 說 明 : 2. 研 究 成 果 在 學 術 期 刊 發 表 或 申 請 專 利 等 情 形 : 論 文 : 已 發 表 未 發 表 之 文 稿 撰 寫 中 無 專 利 : 已 獲 得 申 請 中 無 技 轉 : 已 技 轉 洽 談 中 無 其 他 :( 以 100 字 為 限 ) 無 3. 請 依 學 術 成 就 技 術 創 新 社 會 影 響 等 方 面, 評 估 研 究 成 果 之 學 術 或 應 用 價 值 ( 簡 要 敘 述 成 果 所 代 表 之 意 義 價 值 影 響 或 進 一 步 發 展 之 可 能 性 )( 以 500 字 為 限 ) 太 陽 能 電 池 的 檢 測, 從 前 段 Wafer 的 生 產 與 中 段 太 陽 能 電 池 製 程 都 極 為 重 要 至 於 後 段 模 組 的 檢 測 更 為 重 要, 因 為 太 陽 能 模 組 是 由 多 片 太 陽 能 電 池 組 裝 而 成, 只 要 模 組 內 有 任 何 一 片 太 陽 能 電 池 具 有 瑕 疵 或 焊 接 不 良 都 會 導 致 發 電 效 率 的 大 幅 下 降 研 究 結 果 顯 示 本 研 究 所 規 劃 之 取 像 系 統, 能 取 得 清 晰 的 EL 影 像, 所 規 劃 之 流 程 可 以 有 效 找 出 玷 污 微 裂 紋 裂 痕 斷 線 等 瑕 疵, 瑕 疵 偵 測 率 約 90.43% 本 研 究 所 建 構 之 EL 設 備 是 以 檢 測 單 片 太 陽 能 電 池 為 主, 未 來 可 以 延 伸 至 模 組 的 檢 測 然 而 欲 檢 測 太 陽 能 模 組, 以 實 驗 室 現 有 之 設 備 是 不 足 的, 除 非 提 升 攝 影 機 的 解 析 度 以 及 電 源 供 應 器 之 電 壓 和 電 流 此 外, 鏡 頭 亦 必 需 更 換 成 廣 角 鏡 頭 才 能 看 得 到 整 個 太 陽 能 模 組 另 外 值 得 一 提 的 是,EL 的 應 用 雖 然 相 當 廣, 卻 無 法 應 用 在 太 陽 能 晶 片 (Solar Wafer) 的 檢 測 上 這 是 因 為 EL 檢 測 時 必 需 通 電, 而 晶 片 並 無 電 極 德 國 Basler[12] 所 推 出 的 VisionFit Cell Inspection 可 檢 查 5 吋 及 6 吋 多 晶 矽 太 陽 能 電 池 是 否 有 微 裂 紋 裂 痕 及 暗 區, 曝 光 時 間 0.55~1 秒 影 像 處 理 時 間 0.8 秒 德 國 graphikon[13] 所 推 出 之 G/SOLAR ELI 檢 測 系 統, 可 用 來 檢 測 5 吋 及 6 吋 的 太 陽 能 電 池, 檢 測 項 目 包 括 電 極 缺 陷 裂 痕 及 肉 眼 看 不 見 的 微 裂 紋 等 瑕 疵, 曝 光 時 間 需 1.5 秒 本 研 究 檢 測 一 片 太 陽 能 電 池 所 花 的 時 間 也 是 以 1.8 秒 為 目 標 惟 受 限 於 經 費, 本 研 究 採 用 的 是 解 析 度 之 近 紅 外 線 攝 影 機, 在 性 能 上 不 僅 對 近 紅 外 線 光 譜 的 靈 敏 度 較 差, 曝 光 時 間 也 需 10 秒 才 能 完 成 6 吋 多 晶 矽 太 陽 能 電 池 之 檢 測 如 欲 滿 足 快 速 檢 測 的 需 求, 攝 影

33 機 必 須 選 擇 對 近 紅 外 線 光 譜 靈 敏 度 較 佳 之 高 解 析 度 InGaAs 近 紅 外 線 攝 影 機, 但 是 一 台 都 需 要 百 萬 元, 其 價 格 非 本 研 究 負 擔 的 起