JP5653370B2 - 太陽電池セルのクラック検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池セル、特に単結晶セルのクラック欠陥の検査方法に関するものである。

従来、太陽電池セルのクラック欠陥の検査方法では、太陽電池セル表面に真上から光を照射した時に撮像した画像と、斜方から照射したときの画像を減算し、２値化処理を実施していた。例えば、特許文献１に開示された技術では、得られた画素の数（面積値）でクラックの有無を判定している。

特開平３−２１８０４５号公報

太陽電池セルの表面では、グリッド線の剥がれ（以下、グリッド線剥がれともいう）が生じる場合がある。グリッド線剥がれについては、一定量以下の剥がれであれば、不良品ではなく、良品として判定してもよい。

しかしながら、上述したような検査方法では、差分画像の２値化によって、グリッド線剥がれもクラックとして抽出される場合があり、本来良品として扱われるべき太陽電池セルが不良品と判定されてしまうという問題があった。良品として扱われるべき太陽電池セルが不良品と判定されてしまうことで、例えば歩留まりの低下や、さらなる検査コストの増大が生じてしまうという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、グリッド線剥がれと区別してクラック欠陥を検出することのできる太陽電池セルの検査方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、太陽電池セルが撮影された入力画像に対してエッジ強調処理を実施するステップと、エッジ強調処理が実施されたエッジ強調画像に２値化処理を実施するステップと、２値化処理された２値化画像に対しラベリングを実施するステップと、ラベリングによって得られたブロブに対し、等価楕円近似を実施して等価楕円を得るステップと、等価楕円の長軸と所定の軸とがなす角度である主軸角度が、一定の範囲内である場合に、ブロブ部分がクラック欠陥であると判定するステップと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、グリッド線剥がれをなるべく含めずにクラック欠陥を検出することができ、歩留まりの向上やコストの抑制を図ることができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セルの検査方法の手順を示すフローチャートである。 図２−１は、太陽電池セルを撮影した入力画像にクラック欠陥が含まれた例を示す図である。 図２−２は、太陽電池セルを撮影した入力画像にグリッド線剥がれが含まれた例を示す図である。 図３は、ラベリングによって得られたブロブを例示する図であって、等価楕円の主軸長と主軸角度について説明するための図である。 図４−１は、クラック欠陥の主軸角度の検出例を示す図であって、主軸角度と主軸長の関係を示す図である。 図４−２は、グリッド線剥がれの主軸角度の検出例を示す図であって、主軸角度と主軸長の関係を示す図である。

以下に、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セルのクラック検査方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セルの検査方法の手順を示すフローチャートである。図２−１は、太陽電池セルを撮影した入力画像にクラック欠陥が含まれた例を示す図である。図２−２は、太陽電池セルを撮影した入力画像にグリッド線剥がれが含まれた例を示す図である。

図２−１、図２−２に示すように太陽電池セルを撮影した入力画像１には、クラック欠陥３が含まれる場合や、グリッド線剥がれ４が含まれる場合がある。本実施の形態にかかる太陽電池セルのクラック検査方法では、入力画像１に含まれるクラック欠陥３とグリッド線剥がれ４を区別して検出する。一般的に、太陽電池セルの表面には、グリッド線２と呼ばれる線が存在し、このグリッド線が剥がれることでグリッド線剥がれが生じる。

図１に示すように、本実施の形態にかかる太陽電池セルのクラック検査方法では、太陽電池セルを撮影した画像を入力画像１として入力する（ステップＳ１）。次に、入力画像１にエッジ強調処理を実施する（ステップＳ２）。次に、エッジ強調処理が実施されたエッジ強調画像に対し、２値化処理を実施する（ステップＳ３）。次に、得られた２値化画像に対しラベリングを実施し（ステップＳ４）、画素の塊（以下、ブロブと呼ぶ）を生成する。

図３は、ラベリングによって得られたブロブを例示する図であって、等価楕円の主軸長と主軸角度について説明するための図である。ラベリングによって得られたブロブ５毎に、等価楕円近似を実施して等価楕円６を得る（ステップＳ５）。なお、入力画像１によっては、複数のブロブ５が存在する場合がある。

次に、等価楕円６の長軸を主軸１０とし、主軸１０の長さである主軸長７と、主軸１０と所定の軸１１とがなす角度である主軸角度８をブロブ５の特徴量として抽出する（ステップＳ６）。ここで、主軸角度８が一定の範囲内である場合には（ステップＳ７，Ｙｅｓ）、そのブロブ５部分がクラック欠陥であると判定する（ステップＳ８）。

さらに、主軸長７が所定の長さ以上である場合には（ステップＳ９，Ｙｅｓ）、製品上許容できないクラック欠陥３であるとして、その太陽電池セルは不良品であると判定する（ステップＳ１０）。一方、主軸長７が所定の長さより小さい場合には（ステップＳ９，Ｎｏ）、クラック欠陥３が十分に小さく許容できるとして、その太陽電池セルは良品であると判定する（ステップＳ１１）。

ステップＳ７において、主軸角度８が一定の範囲から外れている場合には（ステップＳ７，Ｎｏ）、そのブロブ５部分はグリッド線剥がれであると判定する（ステップＳ１２）。そして、主軸長７が所定の長さ以上であれば（ステップＳ１３，Ｙｅｓ）、その太陽電池セルは不良品であると判定し（ステップＳ１０）、主軸長７が所定の長さより小さければ（ステップＳ１３，Ｎｏ）、その太陽電池セルは良品であると判定する（ステップＳ１１）。なお、ステップＳ９での所定の長さと、ステップＳ１３での所定の長さとは、異なる長さとなるのが一般的である。

太陽電池セル、特に単結晶セルでは、クラック欠陥３の進展方向は結晶方位に強く依存しやすい。つまり、クラック欠陥３の主軸角度８は、所定の軸１１に対して一定の範囲内に収まりやすいため、主軸角度８でクラック欠陥３であるか否かを判断することができる。

図４−１は、クラック欠陥３の主軸角度８の検出例を示す図であって、主軸角度８と主軸長７の関係を示す図である。図４−２は、グリッド線剥がれ４の主軸角度８の検出例を示す図であって、主軸角度８と主軸長７の関係を示す図である。

図４−１、図４−２では、様々なクラック欠陥３、グリッド線剥がれ４に対し、主軸角度８をプロットしている。なお、図４−１、図４−２では、±９０度を絶対値換算した主軸角度８をプロットしている。図４−１、図４−２に示すように、クラック欠陥３であれば主軸角度８が一定の範囲に収まりやすく、グリッド線剥がれ４であれば、主軸角度８が一定の範囲から外れやすくなっている。例えば、クラック欠陥３と判定される主軸角度８の一定の範囲を、３０〜６０度とすればよい。

なお、所定の軸１１は、任意に設定すればよく、本実施の形態では、剥がれのないグリッド線２と略平行な軸を所定の軸１１としている。これとは異なる軸を所定の軸１１とする場合には、それに合わせてクラック欠陥と判定する主軸角度８の範囲を変更すればよい。

以上のように、本発明にかかる太陽電池セルのクラック検査方法は、グリッド線剥がれと区別してクラック欠陥を検出するのに有用である。

１ 入力画像
２ グリッド線
３ クラック欠陥
４ グリッド線剥がれ
５ ブロブ
６ 等価楕円
７ 主軸長
８ 主軸角度
１０ 主軸
１１ 所定の軸

Claims (4)

1. 太陽電池セルが撮影された入力画像に対してエッジ強調処理を実施するステップと、
   前記エッジ強調処理が実施されたエッジ強調画像に２値化処理を実施するステップと、
   前記２値化処理された２値化画像に対しラベリングを実施するステップと、
   前記ラベリングによって得られたブロブに対し、等価楕円近似を実施して等価楕円を得るステップと、
   前記等価楕円の長軸と所定の軸とがなす角度である主軸角度が、前記太陽電池セルの結晶方向に依存した一定の範囲内である場合に、前記ブロブ部分がクラック欠陥であると判定するステップと、を備えることを特徴とする太陽電池セルのクラック検査方法。
2. 前記クラック欠陥であると判定された前記等価楕円の長軸の長さである主軸長が、所定の長さ以上である場合に前記太陽電池セルが不良品であると判定するステップをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池セルのクラック検査方法。
3. 前記太陽電池セルは、グリッド線を有しており、
   前記等価楕円の前記主軸角度が、前記一定の範囲を外れる場合に、前記ブロブ部分がグリッド線剥がれであると判定するステップをさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池セルのクラック検査方法。
4. 前記グリッド線剥がれと判定された前記等価楕円の長軸の長さである主軸長が、所定の長さ以上である場合に、前記太陽電池セルが不良品であると判定するステップをさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の太陽電池セルのクラック検査方法。