[发明专利]一种基于曲线长度的太阳能电池生产过程变化的检测方法

说明书

本发明公布了一种太阳能电池生产过程变化的检测方法，针对多通道传感器温度信号，基于温度曲线长度，通过特征提取与变化检测获得太阳能电池生产过程中的变化；包括：根据工艺曲线对双通道温度数据进行分段，得到有光伏材料层生长的温度曲线段；提取温度曲线段的长度特征；根据曲线长度特征进行变点检测，得到显著的温度变化点，进一步预测温度显著变化点处太阳能电池的光电转化效率变化的方向。本发明方法可以有效地在外延阶段提前发现过程变化，使工厂可以提前做出相应的补救措施，以避免不必要的浪费。

技术领域

本发明涉及生产过程质量监测技术，尤其涉及太阳能电池生产过程中温度变化的自动检测，提供一种基于曲线长度的太阳能电池生产过程变化的检测方法。

背景技术

太阳能电池广泛应用于军事、航天、农业、通讯等各个领域。太阳能电池的光电转化效率是太阳能电池产品的一个重要关键性指标。例如，一个低光电转化效率的太阳能电池产品会严重缩短飞行器在太空的使用时间，造成飞行器的使用浪费。因此对太阳能电池相关产品来说，保证生产过程中太阳能电池的光电转化效率的稳定性是极为重要的。

太阳能电池生产分为多个工序，其中重要的工序包含：外延、蒸镀和焊接。外延过程主要是实现光伏材料的生长，是核心工序；蒸镀过程主要是实现蒸金属材料到外延生产完毕的光伏材料表面，形成电极；焊接是焊电池的其他部件，如互联片。目前太阳能电池的光电转化效率主要是在蒸镀环节结束之后进行实验离线测量，具体为利用I-V曲线计算太阳能电池的光电转化效率。当出现较低的光电转化效率电池片，也将无法弥补，只能废弃。所以，如何在太阳能电池生产的第一个阶段(即：外延阶段)进行潜在的太阳能电池的光电转化效率监测是极为重要的。

随着传感器的发展，越来越多的制造系统都安装了传感器。传感器数据采集包含了大量生产过程的信息，可以用来监测生产过程变化。在外延阶段，双通道高温测量仪可以测量光伏材料生长过程的温度变化数据。现有技术还无法实现在太阳能电池生产过程中，通过对上述双通道温度进行监测，获取材料生长过程变化信息以及后续太阳能电池光电转化效率的变化信息。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于曲线长度的太阳能电池生产过程变化的检测方法，针对双通道温度进行了过程监测，并在实际生产的327批太阳能电池片对本发明方法进行了验证。结果表明，本发明方法可以有效地在外延阶段提前发现过程变化，使工厂可以提前做出相应的补救措施，以避免不必要的浪费。

本发明提供的技术方案是：

一种基于曲线长度的太阳能电池生产过程变化的检测方法，针对多通道传感器温度信号通过特征提取与变化检测，自动获得太阳能电池生产过程中的温度变化，由此预测温度显著变化点处太阳能电池的光电转化效率均值变化的方向；包括如下步骤：

1)根据工艺曲线对双通道温度数据进行分段；

光伏材料的生长往往具有多段材料层，不同材料层的生长温度不同，层与层之间的温度转换过程是没有材料生长的。该步骤就是对有光伏材料层生长的温度曲线段进行分段，提取有光伏材料层生长的温度曲线段。

2)根据分段后的温度数据，提取有光伏材料层生长的温度曲线段的长度特征；

根据式1所示的弧长公式计算步骤1)中提取的有光伏材料层生长的温度曲线段C(t)的曲线长度l(C)：

其中，C(t)为温度区间[a,b]上的曲线；

3)根据曲线长度特征进行变点检测，包括步骤C1)～C3)：

C1.对步骤2)中提取的曲线长度特征选择先验分布；

作为一种优选方案，步骤C1中样本可选择正态分布。

C2.通过动态规划计算得到最大边际似然对应的变点位置；