(19)国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 114441551 A (43)申请公布日 2022.05.06

(21)申请号 202210124647.X

(22)申请日 2022.02.10

(71)申请人 南京航空航天大学

• 地址 210000 江苏省南京市秦淮区御道街 29号

(72)发明人 师岩 邱剑 吕世豪 蔡雷

• (74)专利代理机构 北京细软智谷知识产权代理 有限责任公司 11471

专利代理师 刘明华

(51)Int.Cl.

G01N 21/95(2006.01) G01N 3/20(2006.01) H02S 50/10(2014.01) H02S 50/15(2014.01)

权利要求书2页 说明书6页 附图5页

(54)发明名称

电池片应变及缺陷检测系统及方法

(57)摘要

本发明涉及缺陷检测技术领域，具体涉及一 种电池片应变及缺陷检测系统及方法。其中，电 池片应变及缺陷检测系统具有安装平台、EL缺陷 检测组件、图像处理组件、机械强度测量组件、数 据显示组件和电源，将对电池片进行检测需要用 到的组件全部设置在安装平台上，可根据现场环 境进行搭建，占地面积小；将缺陷检测组件和机 械强度测量组件设置在一条轴线上，机械强度测 量组件对电池片进行机械强度测量的同时，EL缺 陷检测组件采集电池片数据，对电池片进行缺陷 检测，能够同时对电池片进行缺陷检测和机械强 度测量。

权 利 要 求 书

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1.一种电池片应变及缺陷检测系统，其特征在于，包括：安装平台、EL缺陷检测组件、图 像处理组件、机械强度测量组件、数据显示组件和电源；

所述EL缺陷检测组件、所述图像处理组件、所述机械强度测量组件、所述数据显示组件 和所述电源设置在所述安装平台上；

其中，所述EL缺陷检测组件与所述机械强度测量组件设置在一条轴线上，以便于所述 机械强度测量组件对电池片进行机械强度测量的同时，所述EL缺陷检测组件采集所述电池 片图像数据，对电池片进行缺陷检测；

所述电源，用于为所述EL缺陷检测组件、所述图像处理组件、所述机械强度测量组件和 所述数据显示组件提供电力；

所述EL缺陷检测组件，用于通过利用太阳电池电致发光的原理，对所述电池片进行缺 陷检测；

所述图像处理组件与所述EL缺陷检测组件电连接，用于根据所述EL缺陷检测组件的检 测结果生产图像；

所述机械强度测量组件，用于对所述电池片进行机械强度检测；

所述数据显示组件与所述机械强度测量组件电连接，用于显示所述机械强度测量组件 运行时的具体数据。

• 2.根据权利要求1所述电池片应变及缺陷检测系统，其特征在于，还包括电源调节组

• 件；

所述电源调节组件连接在所述EL缺陷检测组件和所述电源之间，用于调节所述电源为 所述EL缺陷检测组件提供的电流和电压的大小。

3.根据权利要求1所述电池片应变及缺陷检测系统，其特征在于，还包括屏蔽罩； 所述屏蔽罩遮盖所述EL缺陷检测组件和所述机械强度测量组件，用于排除外部光源的 干扰。

• 4.根据权利要求1所述电池片应变及缺陷检测系统，其特征在于，所述EL缺陷检测组件

• 包括成像模块和距离调节模块；

所述成像模块与所述图像处理组件电连接，用于将成像结果传输给所述图像处理组

• 件；

所述距离调节模块，用于调节所述成像模块与被检测电池片之间的距离。

• 5.根据权利要求1所述电池片应变及缺陷检测系统，其特征在于，所述机械强度测量组

• 件包括弯曲模块、传动模块、驱动模块和检测模块；

所述驱动模块通过所述传动模块与所述弯曲模块连接，为所述弯曲模块提供力，所述 检测模块设置在所述传动模块上，以便于检测传动模块上的力的数值；

所述驱动模块与所述电源电连接，所述检测模块与所述数据显示组件电连接。

• 6.根据权利要求4所述电池片应变及缺陷检测系统，其特征在于，还包括补光灯；

所述驱动模块与所述图像处理组件连接，所述数据显示组件与所述图像处理组件连

• 接；在对喷有一层散斑的电池片进行机械强度测量的过程中，所述补光灯进行补光，所述图 像处理组件通过对所述EL缺陷检测组件的检测数据和所述数据显示组件的实时数据进行 综合处理，形成所述电池片的应变云图。

  • 7.根据权利要求4所述电池片应变及缺陷检测系统，其特征在于，所述成像模块包括

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权 利 要 求 书

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CCD相机、单反相机和数码相机任一种。

• 8.根据权利要求1所述电池片应变及缺陷检测系统，其特征在于，所述图像处理组件包

• 括安装有图像处理软件的电脑。

• 9.根据权利要求1所述电池片应变及缺陷检测系统，其特征在于，所述数据显示组件包

• 括数显仪。

• 10.一种电池片应变及缺陷检测方法，应用上述一种电池片应变及缺陷检测系统，其特

• 征在于，包括：

  • 获取检测指令；

• 根据所述检测指令，所述电源开始为EL缺陷检测组件、图像处理组件、机械强度测量组

• 件和数据显示组件提供电力；

  • 所述EL缺陷检测组件和所述机械强度测量组件，同时对电池片进行检测；

  • 根据所述EL缺陷检测组件，获取所述电池片的缺陷数据；

  • 根据所述机械强度测量组件，获取所述电池片的机械强度数据；

  • 所述图像处理组件根据所述缺陷数据显示所述电池片的缺陷密度和位置；

  • 所述数据显示组件根据所述机械强度数据显示所述电池片的机械强度。

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说 明 书

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电池片应变及缺陷检测系统及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及缺陷检测技术领域，具体涉及一种电池片应变及缺陷检测系统及方 法。

背景技术

[0002] 太阳电池可以吸收太阳能并将其转化成电能，其主体部分通常采用半导体材料如 硅﹑锗衬底外延砷化镓等制备形成。而半导体材料普遍呈现显著脆性，若其中含有缺陷，容 易在后续使用中进一步碎裂失效。电池片的缺陷的形成可能有多种原因，有可能形成于加 工制作工艺流程中，也有可能为材料本身的缺陷。由于目前半导体材料的单价比较高，且根 据太阳电池的工艺流程，在太阳电池中使用的材料如硅片、锗片都加工得很薄，厚度一般在 几百微米左右。材料本身的脆性再加上如此薄的厚度，使得太阳电池在生产过程中就会更 容易产生隐裂、碎片、崩边、断栅等缺陷。另外，为了充分的吸收太阳能，太阳电池板组件安 装应用于户外。太阳电池会受到风荷载、雨雪荷载、安装运输过程中产生的形变作用，需要 具备一定的强度和刚度。

[0003] 目前，现有技术中，通过利用太阳电池电致发光的原理，选取CCD成像器件或近红 外摄像方法拍摄太阳电池图像，若捕获的图像中呈现出暗斑则意味着电池可能存在缺陷； 通过在生产线上集成电池片缺陷检测模块，或者采用万能材料试验机对电池片进行机械强 度的测量。

[0004] 现有技术中，存在无法同时对电池片进行缺陷检测和机械强度检测的问题。

发明内容

[0005] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电池片应变及缺陷检测系统及方法，以克 服目前对电池片进行检测时，无法同时对电池片进行缺陷检测和机械强度检测的问题。

[0006] 为实现以上目的，本发明采用如下技术方案： [0007] 一方面，本申请提供了一种电池片应变及缺陷检测系统，包括：安装平台、EL缺陷 检测组件、图像处理组件、机械强度测量组件、数据显示组件和电源；

[0008] 所述EL缺陷检测组件、所述图像处理组件、所述机械强度测量组件、所述数据显示 组件和所述电源设置在所述安装平台上；

[0009] 其中，所述EL缺陷检测组件与所述机械强度测量组件设置在一条轴线上，以便于 所述机械强度测量组件对电池片进行机械强度测量的同时，所述EL缺陷检测组件采集所述 电池片图像数据，对电池片进行缺陷检测；

[0010] 所述电源，用于为所述EL缺陷检测组件、所述图像处理组件、所述机械强度测量组 件和所述数据显示组件提供电力；

[0011] 所述EL缺陷检测组件，用于通过利用太阳电池电致发光的原理，对所述电池片进 行缺陷检测；

[0012] 所述图像处理组件与所述EL缺陷检测组件电连接，用于根据所述EL缺陷检测组件

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说 明 书

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的检测结果生产图像；

• [0013] 所述机械强度测量组件，用于对所述电池片进行机械强度检测；

• [0014] 所述数据显示组件与所述机械强度测量组件电连接，用于显示所述机械强度测量 组件运行时的具体数据。

• [0015] 进一步的，以上所述电池片应变及缺陷检测系统，还包括电源调节组件；

• [0016] 所述电源调节组件连接在所述EL缺陷检测组件和所述电源之间，用于调节所述电 源为所述EL缺陷检测组件提供的电流和电压的大小。

• [0017] 进一步的，以上所述电池片应变及缺陷检测系统，还包括屏蔽罩； [0018] 所述屏蔽罩遮盖所述EL缺陷检测组件和所述机械强度测量组件，用于排除外部光 源的干扰。

• [0019] 进一步的，以上所述电池片应变及缺陷检测系统，所述EL缺陷检测组件包括成像 模块和距离调节模块；

• [0020] 所述成像模块与所述图像处理组件电连接，用于将成像结果传输给所述图像处理 组件；

• [0021] 所述距离调节模块，用于调节所述成像模块与被检测电池片之间的距离。

• [0022] 进一步的，以上所述电池片应变及缺陷检测系统，所述机械强度测量组件包括弯 曲模块、传动模块、驱动模块和检测模块；

• [0023] 所述驱动模块通过所述传动模块与所述弯曲模块连接，为所述弯曲模块提供力， 所述检测模块设置在所述传动模块上，以便于检测传动模块上的力的数值；

• [0024] 所述驱动模块与所述电源电连接，所述检测模块与所述数据显示组件电连接。 [0025] 进一步的，以上所述电池片应变及缺陷检测系统，还包括补光灯；

• [0026] 所述驱动模块与所述图像处理组件连接，所述数据显示组件与所述图像处理组件 连接；在对喷有一层散斑的电池片进行机械强度测量的过程中，所述补光灯进行补光，所述 图像处理组件通过对所述EL缺陷检测组件的检测数据和所述数据显示组件的实时数据进 行综合处理，形成所述电池片的应变云图。

• [0027] 进一步的，以上所述电池片应变及缺陷检测系统，所述成像模块包括CCD相机、单 反相机和数码相机任一种。

• [0028] 进一步的，以上所述电池片应变及缺陷检测系统，所述图像处理组件包括安装有 图像处理软件的电脑。

• [0029] 进一步的，以上所述电池片应变及缺陷检测系统，所述数据显示组件包括数显仪。 [0030] 另一方面，本申请提供了一种电池片应变及缺陷检测方法，应用上述一种电池片 应变及缺陷检测系统，包括：

• [0031] 获取检测指令；

• [0032] 根据所述检测指令，所述电源开始为EL缺陷检测组件、图像处理组件、机械强度测 量组件和数据显示组件提供电力；

• [0033] 所述EL缺陷检测组件和所述机械强度测量组件，同时对电池片进行检测；

• [0034] 根据所述EL缺陷检测组件，获取所述电池片的缺陷数据；

• [0035] 根据所述机械强度测量组件，获取所述电池片的机械强度数据；

• [0036] 所述图像处理组件根据所述缺陷数据显示所述电池片的缺陷密度和位置；

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[0037] 所述数据显示组件根据所述机械强度数据显示所述电池片的机械强度。 [0038] 本发明电池片应变及缺陷检测系统及方法的有益效果为：将对电池片进行检测需 要用到的组件全部设置在安装平台上，可根据现场环境进行搭建，占地面积小；将缺陷检测 组件和机械强度测量组件设置在一条轴线上，机械强度测量组件对电池片进行机械强度测 量的同时，EL缺陷检测组件采集电池片图像数据，对电池片进行缺陷检测，能够同时对电池 片进行缺陷检测和机械强度测量。

附图说明

[0039] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。

[0040] 图1是本发明一种电池片应变及缺陷检测系统一种实施例提供的结构示意图；

[0041] 图2是本发明一种电池片应变及缺陷检测方法一种实施例提供的流程图；

[0042] 图3是本发明一种电池片应变及缺陷检测系统一种实施例提供的弯曲模块结构示 意图；

[0043] 图4是本发明一种电池片应变及缺陷检测系统一种实施例提供的弯曲模块俯视 图；

[0044] 图5是本发明一种电池片应变及缺陷检测系统一种实施例提供的传动模块、驱动 模块和检测模块结构示意图；

[0045] 图6是本发明一种电池片应变及缺陷检测系统一种实施例提供的传动模块、驱动 模块和检测模块俯视图；

[0046] 图7是本发明一种电池片应变及缺陷检测系统一种实施例提供的结构示意图。

具体实施方式

[0047] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行 详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基 于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有 其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

[0048] 目前，现有技术中，通过利用太阳电池电致发光的原理，选取CCD成像器件或近红 外摄像方法拍摄太阳电池图像，若捕获的图像中呈现出暗斑则意味着电池可能存在缺陷； 通过在生产线上集成电池片缺陷检测模块，或者采用万能材料试验机对电池片进行机械强 度的测量,无法同时对电池片进行缺陷检测和机械强度检测。

[0049] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电池片应变及缺陷检测系统及方法，以克 服目前对电池片进行检测时，无法同时对电池片进行缺陷检测和机械强度检测的问题。 [0050] 参照图1，图1为本申请一种电池片应变及缺陷检测系统一种实施例提供的结构示 意图。

[0051] 一种电池片应变及缺陷检测系统，包括：安装平台1、EL缺陷检测组件3、图像处理 组件2、机械强度测量组件4、数据显示组件5和电源6；

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[0052] EL缺陷检测组件3、图像处理组件2、机械强度测量组件4、数据显示组件5和电源6 设置在安装平台1上；

[0053] 其中，EL缺陷检测组件3与机械强度测量组件4设置在一条轴线上，以便于机械强 度测量组件4对电池片进行机械强度测量的同时，EL缺陷检测组件3采集电池片数据，对电 池片进行缺陷检测；

[0054] 电源6，用于为EL缺陷检测组件3、图像处理组件2、机械强度测量组件4和数据显示 组件5提供电力；

[0055] EL缺陷检测组件3，用于通过利用太阳电池电致发光的原理，对电池片进行缺陷检 测；在一些可选的实施例中，为了提升成像效果，EL缺陷检测组件3包括成像模块和距离调 节模块；成像模块与图像处理组件2电连接，用于将成像结果传输给图像处理组件2；距离调 节模块，用于调节成像模块与被检测电池片之间的距离；其中成像模块包括CCD相机、单反 相机和数码相机任一种。

[0056] 图像处理组件2与EL缺陷检测组件3电连接，用于根据EL缺陷检测组件3的检测结 果生产图像；在一些可选的实施例中，为了提升图像处理效果，图像处理组件2包括安装有 图像处理软件的电脑，能够将EL缺陷检测组件3检测到的图像进行处理，识别电池片中的缺 陷密度、大小和位置等信息。

[0057] 机械强度测量组件4，用于对所述电池片进行机械强度检测；在一些可选的实施例 中，机械强度测量组件4包括弯曲模块、传动模块、驱动模块和检测模块；驱动模块通过传动 模块与弯曲模块连接，为弯曲模块提供力，检测模块设置在传动模块上，以便于检测传动模 块上的力的数值；驱动模块与电源电连接，检测模块与数据显示组件电连接；具体的，根据 图3和图5所示，弯曲模块包括固定框架41、U型连接件42、顶杆43、盖板44和压杆45，固定框 架41，用于固定电池片，固定框架41与电池片接触部分为软材料。固定框架41底部开有螺栓 连接孔，U型连接件42可通过螺栓与固定框架41连接；U型连接件42上开有通孔，可供顶杆43 及压杆45安装，顶杆43和压杆45分别设有螺纹和螺孔，两者可同轴进行紧固连接。顶杆43和 压杆45连接后能够在U型连接件42左右自由滑动。顶杆43和压杆45上分别设有卡扣结构，两 者能够卡合在一起。盖板44紧固安装于U型连接件42上。传动模块包括，安装框架52、驱动连 接杆53、滑块连接件54和导动丝杆55；驱动模块包括驱动马达51；检测模块包括力传感器 56；安装框架52用于固定驱动马达51，驱动马达51采用步进电机的技术；驱动连接杆53与驱 动马达51紧固连接，可在安装框架52内部左右无摩擦滑动；滑块连接件54与驱动连接杆53 紧固连接，并可随驱动连接杆53的移动而一起移动；滑块连接件54上设置有光滑通孔，分别 与两根导动丝杆55连接，滑块连接件54可沿着导动丝杆55左右移动。滑块连接件54另一端 与力传感器56紧固连接，力传感器56可经由驱动马达51的作动而沿着导动丝杆55的方向左 右移动，力传感器56与顶杆43紧固连接，可一起左右移动。通过前述一系列连接，驱动马达 51的作动能够逐步传递至压杆45上，带动压杆45左右移动，进而施加力至电池片上。

[0058] 数据显示组件5与机械强度测量组件4电连接，用于显示机械强度测量组件4运行 时的具体数据；在一些可选的实施例中，数据显示组件5包括数显仪，机械强度测量组件4通 过导线与数显仪连接，电池片上产生的力可实时显示在数显仪上。

[0059] 首先，根据现场环境，将EL缺陷检测组件3、图像处理组件2、机械强度测量组件4、 数据显示组件5和电源6安置在安装平台1上，安装好后，开始对电池片进行检测。首先将电

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