在全球鼓吹绿能产业（Green Energy）及提升能源采集（Energy Harvesting）效能的风潮下，各国政府持续投资研发太阳能光伏（photovoltaic；PV）产业，厂商也殷切期盼着太阳能产品可以尽速地市场化。

太阳能产业链大致上可分为矽晶体材料、晶圆制造、光伏电池、光电模组和系统配置等，每一个环节都攸关太阳能系统能源采集的品质与效能。因此太阳能产品也要进行各项「基测」，其所进行的测试、验证和调校作业，是确保太阳能产品能否符合国际规范以及市场化需求的重要关卡。主要以光电模组为发展核心的台湾太阳能产业，也必须通过产品品质的测试与国际规范的验证，才能将产品销往国外市场，太阳能测试和验证的关键角色可见一斑。

《图一 台湾德国莱因太阳能光电服务能源及环境科技副理Robert Struwe》

从结晶矽到薄膜 太阳能验证要打通任督二脉

太阳能产品验证测试的主要目的，就是缩短厂商产品和国际验证标准之间的鸿沟，协助厂商迅速地符合验证标准，因为验证标准就像法律一般，不同技术与材料也有不同的验证测试内容。目前太阳能光电模组仍是以结晶矽和薄膜为主。在制程上这两种都有些许差异，验证测试内容则是同中有异。

太阳能光电模组主要涵盖四项关键零组件：太阳能接线盒（junction boxes）、变流器（Inverters）、太阳能连接器（PV connectors）和太阳能电缆（PV cables）。太阳能接线盒的主要功能是分配太阳光电模组的功率输出。而太阳能电缆和连接器将接线盒的功率输出到变流器，因此本身需要具备完整的绝缘功能，避免产生电击风险，相关绝缘设计必须能够承载电压浪涌。至于太阳能变流器，则是将太阳能光电模组所产生的电力，转换给市电网路或独立型太阳能光电系统使用。

台湾德国莱因太阳能光电服务能源及环境科技副理Robert Struwe进一步指出，就太阳能光电模组来看，有几​​项符合性评估标准是相关产品必须通过的，特别是在安全性标符合评估，包括IEC61730-2和ANSI/UL-1703等重要标准。除此之外还包括效能性符合评估IEC 61215和IEC 61646，前者是针对结晶矽陆上太阳能光电模组，后者是针对薄膜陆上太阳能光电模组产品。

目前德国莱因在台湾的验证测试作业主要是以太阳能光电模组厂商为主，客户包括友达、顶晶、旺能及富阳等。除了台中大雅之外，德国莱因在新竹也与工研院量测中心合作另一个测试实验室，主要提供符合IEC 61215标准的结晶矽太阳能光电模组测试验证服务。

Robert Struwe强调，效能性符合评估主要是针对模组的agent process进行模拟。对于投资基金和银行来说，太阳能是一项长远的投资计画，他们必须确保可能为期20年的营收，效能性测试便是对于太阳能光电模组的发电效能进行严密的验证过程。因此，第三方验证机构的安全性和效能测试对于金融机构投资计画可否持续进行非常重要，例如德国的投资机构和银行对于太阳能光电产品的安全和效能验证标签就相当注重，这代表投资计画能有明确具体的回报，第三方验证机构对于太阳能光电产品的认可是其投资内容重要的参考依据。

Robert Struwe表示，从验证测试的角度来看，无论是结晶矽和薄膜太阳能材料模组，采用的是不同专属的验证标准，而薄膜太阳能还要经过更多的验证程序，因此需要建立一套专属的验证程序和测试标准。测试验证机构目前要做的，就是针对不同太阳能材料和模组产品，准备好每一项测试验证项目，因应太阳能产业客制化产品的验证需求。

《图二 美商国家仪器绿能项目工程师林广哲》

机器视觉强力辅佐 太阳能产品检测万无一失

太阳能检测同时也需要机器视觉方案的辅助。因为人眼检测的辨识率毕竟有限，需要精确度更高的机器视觉工具来加以辅佐，提高太阳能矽晶体、电池和光电模组的品质和产率，辅助太阳能产业达到转换效率和降低生产成本的效果。藉由机器视觉的各项工具，可以帮助机台设备商，自动化方案整合商，以及太阳能厂生产单位应用于相关平台，用以提升太阳能产品制程的良率与品质。

机器影像视觉的基本功能包括物件引导定位、表面检测与色彩分析、几何量测、工业级读码等。康耐视（COGNEX）台湾区总经理林义祥强调，定位是机器影像视觉技术的基础。而机器视觉工具所搭配出的太阳能工具箱，从辅助太阳能制程为出发点，可进行更深入的品质检查，并且进一步可提供物件追踪的功能。

在太阳能产品检测方面，机器视觉工具扮演相当重要的角色，可监控并检查制程中每道工序的品质。例如在矽晶圆拉晶制程中，可以运用机器视觉的量测工具，监测拉晶过程是否维持等径。在矽晶圆制造过程当中，太阳能设备制造商可藉由机器视觉工具，对矽晶体进行检查，测量矽晶体的生长状况，提供资料以帮助确定晶体外观与晶片产率之间的关系。

在矽晶圆检查部份，机器视觉工具可检查矽晶圆的著色、污染及网印图案状况，确保尺寸大小避免加工翘曲的问题。另外瑕疵检测计算技术，则是检查太阳能矽晶圆或电池是否有碎裂边缘、锯齿状痕迹以及轮廓缺陷，可在不同的矽晶圆涂层及照明条件下进行工作。色彩分析工具也可以检查矽晶圆和电池上蓝色防反射镀膜涂层的厚度以及颜色均匀度，并且可针对轻微的色彩差异进行检查，根据颜色的不一致情况分类太阳能电池，超越以往传统的灰度级视觉技术。

在电池制程上，机器视觉工具的几何图案识别技术，藉由向量资料辅佐定位标靶中心的方式，可检测电池方向。太阳能工具箱也能针对包括背面印刷、丝网印刷和正面印刷校准进行检查，背面印刷检查BUS BAR的位置、宽度和期间的距离，并检查FINGER线的连续性，正面印刷校准是检查线条的轮廓中断、连续性情况和焊接剂检查，并确保线条平行。此外，机器视觉的瑕疵校准技术并可针对电池边线检查边缘凹槽切口、隔离发射极和电池背面。

在太阳能模组组装过程中，机器视觉工具可针对标号和基线瞄准进行检查，确定太阳能电池的中心，将机械接触的需求降到最低，并验证每条线的连续性和正确组装情况。在连接器PV Connector部份，机器视觉工具可确保焊接剂的用量及是否在正确的位置上，以连接电气插头和太阳能电池元件。透过太阳能电池上的二维条码，可有效追踪电池到模组的生产过程。

《图三 康耐视（COGNEX）台湾区总经理林义祥》

采集太阳能 资料撷取+自动控制面面俱到

提升能源采集（Energy Harvesting）功效，是新兴绿能产业能否普及化的关键之一，太阳能光电也不例外。怎么让太阳能面板能够采集最大的光源，并且提升太阳能面板的转换效能，资料撷取＋自动控制的方案，则可让太阳能面板在采集光源时「面面俱到」。

美商国家仪器（NI）绿能专案工程师林广哲表示，要让太阳能板面板采集到最大化的光源，提升能源采集的功效，太阳能的控制追日系统就很重要。一方面追日系统要撷取并具备太阳光源在各种变数条件下的资料，一方面配合自动控制系统，调整追日系统采集光源时的最佳化状态。

这些都可透过GPS定位，配合各地区的时令，藉由资料撷取软体建立太阳光源定位角度的资料库，提供自动控制追日系统调整，采集最大化的太阳光源。当太阳光源被云雾所遮蔽时，自动控制追日系统便可藉由光感测器，调整找寻最佳的角度，继续让太阳面板采集最大化的光源。

若要提升太阳能转换效能，就需要透过最大功率点追踪MPPT（Maximum Power Point Tracking）来促成。林广哲进一步指出，在不同温湿度和光照的条件下，太阳光会产生不同的IV曲线，电力就是I与V相乘的面积。追踪出最大功率点，得到I乘以V的最大面积值，代表可取得最大化的电力。透过资料撷取和自动控制的结合，并藉由演算法机制找出曲线的最大功率点，便可找出不同太阳能光源环境下的最佳化电力来源。

此外，不同的太阳能面板材料，在不同特定温度时的能源采集效能为最佳，因此维持一定的太阳能面板温度，才能维持最佳化的采集效能，这也需要藉由资料撷取和自动控制设备，来掌握最精确的面板制程。

所以资料撷取和自动控制的方案，也已经应用在太阳能矽精炼量产和验证安装过程当中。例如西班牙最大的太阳能光电电池制造商Siliken Renewable Energy为了提升矽精炼过程的效率，藉由数位影像撷取模组，在精炼完成的矽粒子从精炼反应器送出时撷取影像。同时结合视觉软体，为影像进行远距分析，在矽粒子精炼完成时大量地量测粒子的尺寸。并且透过自动控制系统，Siliken Renewable Energy可量测精炼矽的流量和压力参数，配合动态讯号撷取模组进一步监控振动幅度，确保系统稳定及反应器顺畅运作，让太阳能矽精炼的制程维持最佳化。

林广哲表示，资料撷取结合自动控制，其实就是measure it and fix it此一概念落实的具体表现。不仅在采集光源角度调整和最大功率点追踪，在其他包括电压转换和储存电力等、每一个太阳能电力能源采集的环节，都需要measure it and fix it的方案来辅助，来减少太阳能电力损耗的程度，提升能源采集的功效。

从验证检测分析 两岸太阳能产业可分进合击

在太阳能光电模组领域，大概全球有50％左右的相关产品是来自于中国和台湾。林义祥总经理指出，太阳能产品的主要销售市场在欧洲，而生产重镇则是转移到亚洲。近年来中国和台湾的太阳能制造商，产能已经超过全球一半，逐渐浮现其举足轻重的地位。 Robert Struwe协理则指出，从市场规模和量产能力来看，中国在太阳能模组和既有材料领域都有相当多的发展空间。相对而言，台湾厂商的模组制造工厂多设在中国，研发设计则以台湾为主，台湾比较倾向研发新的太阳能光电技术，特别是在薄膜型太阳能部份。

对于两岸在太阳能市场的发展，Robert Struwe协理认为，台湾虽然有相当数量的制造厂商投入太阳能行列，包括台积电也积极投入薄膜太阳能制程，不过整体产业的成长空间可能相对有限，中国有越来越多的新进制造厂商投入太阳能产业。在薄膜太阳能领域，台湾颇具研发实力，尽管在厂商数量和量产能力上中国较具规模，但是台湾研发实力的重要性却是相对具有优势。

太阳能光电模组的关键零组件制造商，多半来自于欧、美及中国等地。因此，台湾的太阳能光电模组验证测试作业，通常是整合两岸的零组件和模组制造商。就台湾厂商而言，林义祥表示，随着太阳能产业的发展，相关的机台设备厂商也都积极投入各种制程与检测设备，并逐渐获得客户采用。对于薄膜太阳能的效能提升，Robert Struwe是相当乐观的。一套能够评断薄膜太阳能产品效能的验证标准规格已正在成型。验证规格并不会带动薄膜太阳能产品的普及化，但是会有助于薄膜太阳能模组的输出效能，未来结晶矽和薄膜太阳能模组之间在集电效能的差距，将会越来越缩小。