結果

多晶矽太陽能電池可能產生的瑕疵，包括汙跡、裂痕、電極缺陷、破片及微裂 紋等，這些瑕疵分成表面瑕疵與內部瑕疵兩大類，表面瑕疵包含汙跡、裂痕、電極 缺陷、破片等出現在太陽能電池表面之瑕疵，內部瑕疵則是隱藏於太陽能電池內部 之微裂紋。一般可見光檢測可以有效的把表面瑕疵給偵測出來，但是無法有效的檢 測出內部瑕疵，因此本實驗著重於多晶矽太陽能電池之內部檢測，我們將檢測結果 分成表面瑕疵以及內部瑕疵兩部份來說明。實驗結果如下：

(A)表面檢測:施加電壓與電流激發太陽能電池發出螢光，如果表面的瑕疵對電流之 流動產生影響時，瑕疵區域發出的光比較微弱，而得到灰階值相對較低，藉以突顯 出瑕疵的存在。表面檢測的項目包含汙跡、破片、電極缺陷、裂痕等表面瑕疵，檢 測出來的結果會以紅色標記。

1. 汙跡之結果：

太陽能電池表面具有汙跡時，會造成太陽能電池激發出來之螢光比較微弱，而 使汙跡位置具有較低的灰階值，因此很容易從影像對比將瑕疵檢測出來，檢測 結果如圖62 所示，而汙跡的範圍過大，影響到電流的通過導致發光面積變小，

會降低太陽能電池的光電轉換效率。

(a) (b)

圖62、汙跡檢測結果：(a)圖為原始影像；(b)圖紅色標示處為瑕疵檢測結果。

2. 裂痕之結果：

此處裂痕為肉眼不易看的見的微觀裂痕，裂痕導致電流無法通過產生大面積之 暗區，其暗區灰階值比平均灰階值偏低許多，因此很容易從灰階差異上找出瑕 疵，檢測結果如圖63 所示。而裂紋造成大面積的暗區，透過量測的電流大小，

說明太陽能電池減少的發電量與暗區的面積大小成正比，所以暗區面積的大小 將是影響發光效率的一大關鍵。

(a) (b)

圖63、裂痕檢測結果：(a)圖為原始影像；(b)圖紅色標示處為瑕疵檢測結果。

3. 電極缺陷之結果：

太陽能電池表面具有電極缺陷時，電極缺陷會產生大面積暗區，暗區之灰階值 都較低，透過影像亮區與暗區之差異將瑕疵檢測出來，檢測結果如圖64 所示。

而電極缺陷使電流無法通過，導致大面積的暗區，其所發的電也無法被使用，

因此將大幅降低太陽能電池的發電效率。

(a) (c)

(b) (d)

圖64、電極缺陷檢測結果：(a)、(b)圖為原始影像；(c)、(d)圖紅色標示處為瑕疵檢 測結果。

4. 破片之結果：

此處破片為肉眼可見的巨觀瑕疵，破片會減少太陽能電池發光的面積，而影響 了發電效率，破片造成大面積之暗區，其通常具較低之灰階值，與背景有明顯 的對比，因此很容易被檢測出來。檢測結果如圖 65 所示。而破片影響電流的

流動造成大面積的暗區，透過量測出的電流大小，証明了破片會降低太陽能電 池的光電轉換效率。

(a) (c)

(b) (d)

圖65、破片檢測結果：(a)、(b)圖為原始影像；(c)、(d)圖紅色標示處為瑕疵檢測結 果。

(B)內部檢測：內部的瑕疵是太陽能電池表面都看不出來，即隱藏於太陽能電池內部 的瑕疵，然而透過電致發光取像技術激發材料本身發光，即可將隱藏於太陽能電池 內部的瑕疵偵測出來。內部檢測項目為微裂紋，檢測結果說明如下：

5. 微裂紋之結果：

此處的微裂紋是屬於不可見裂紋，隱藏於太陽能電池之內部，使用可見光檢測 系統無法有效的將瑕疵檢測出來，本研究所設計之電致發光檢測系統，可順利 將產生於太陽能電池內部之微裂紋檢測出來。圖 66、67、68、69 中圖(a)、(b) 為電致發光取像系統所攫取得之原始影像，圖(c)、(d)則利用本研究瑕疵檢測法 之檢測結果，其中有蜘蛛絲狀裂紋的瑕疵都以紅色標示出來。而微裂紋沒有大 面積的暗區，說明了發光的面積越大表示通過的電流也越多，對光電轉換效率 影響不大，但仍須將微裂紋檢測出來，避免其衍生成破片，降低了太陽能模組 的使用壽命與發電效率。

(a) (c)

(b) (d)

圖 66、微裂紋檢測結果：(a)、(b)圖為原始影像；(c)、(d)圖紅色標示處為瑕疵檢測 結果。

(a) (c)

(b) (d)

圖 67、微裂紋檢測結果：(a)、(b)圖為原始影像；(c)、(d)圖紅色標示處為瑕疵檢測 結果。

(a) (c)

(b) (d)

圖 68、微裂紋檢測結果：(a)、(b)圖為原始影像；(c)、(d)圖紅色標示處為瑕疵檢測 結果。

(a) (c)

(b) (d)

圖 69、微裂紋檢測結果：(a)、(b)圖為原始影像；(c)、(d)圖紅色標示處為瑕疵檢測 結果。

利用本機台所取得之多晶矽太陽能電池影像共115 張，其中具有瑕疵之影像有 39 張及無瑕疵影像有 76 張，檢測結果如表 10 所示。由表中可見汙跡、電極缺陷、

破片及裂痕皆可正確被檢出。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要原因是瑕疵與背景的灰階值對比度過低導致軟體程式將其判 定為無瑕疵。無瑕疵影像有76 張，其中 69 張正確被判定為無瑕疵影像，而 7 張為

誤判情形，無瑕疵誤判的原因是把晶格發光不完全的小暗區也判定為瑕疵。而本研 究對於瑕疵之檢出率為90.43％。

表10、瑕疵檢測結果

瑕疵類別 汙跡 電極缺陷 破片 裂痕 微裂紋 無瑕疵

影像張數 1 3 2 2 31 76

檢測結果

正確 1 3 2 2 27 69

錯誤 0 0 0 0 4 7