在全球鼓吹綠能產業（Green Energy）及提昇能源採集（Energy Harvesting）效能的風潮下，各國政府持續投資研發太陽能光伏（photovoltaic；PV）產業，廠商也殷切期盼著太陽能產品可以儘速地市場化。

太陽能產業鏈大致上可分為矽晶體材料、晶圓製造、光伏電池、光電模組和系統配置等，每一個環節都攸關太陽能系統能源採集的品質與效能。因此太陽能產品也要進行各項「基測」，其所進行的測試、驗證和調校作業，是確保太陽能產品能否符合國際規範以及市場化需求的重要關卡。主要以光電模組為發展核心的台灣太陽能產業，也必須通過產品品質的測試與國際規範的驗證，才能將產品銷往國外市場，太陽能測試和驗證的關鍵角色可見一斑。

《圖一　台灣德國萊因太陽能光電服務能源及環境科技副理Robert Struwe》

從結晶矽到薄膜 太陽能驗證要打通任督二脈

太陽能產品驗證測試的主要目的，就是縮短廠商產品和國際驗證標準之間的鴻溝，協助廠商迅速地符合驗證標準，因為驗證標準就像法律一般，不同技術與材料也有不同的驗證測試內容。目前太陽能光電模組仍是以結晶矽和薄膜為主。在製程上這兩種都有些許差異，驗證測試內容則是同中有異。

太陽能光電模組主要涵蓋四項關鍵零組件：太陽能接線盒（junction boxes）、變流器（Inverters）、太陽能連接器（PV connectors）和太陽能電纜（PV cables）。太陽能接線盒的主要功能是分配太陽光電模組的功率輸出。而太陽能電纜和連接器將接線盒的功率輸出到變流器，因此本身需要具備完整的絕緣功能，避免產生電擊風險，相關絕緣設計必須能夠承載電壓浪湧。至於太陽能變流器，則是將太陽能光電模組所產生的電力，轉換給市電網路或獨立型太陽能光電系統使用。

台灣德國萊因太陽能光電服務能源及環境科技副理Robert Struwe進一步指出，就太陽能光電模組來看，有幾項符合性評估標準是相關產品必須通過的，特別是在安全性標符合評估，包括IEC61730-2和ANSI/UL-1703等重要標準。除此之外還包括效能性符合評估IEC 61215和IEC 61646，前者是針對結晶矽陸上太陽能光電模組，後者是針對薄膜陸上太陽能光電模組產品。

目前德國萊因在台灣的驗證測試作業主要是以太陽能光電模組廠商為主，客戶包括友達、頂晶、旺能及富陽等。除了台中大雅之外，德國萊因在新竹也與工研院量測中心合作另一個測試實驗室，主要提供符合IEC 61215標準的結晶矽太陽能光電模組測試驗證服務。

Robert Struwe強調，效能性符合評估主要是針對模組的agent process進行模擬。對於投資基金和銀行來說，太陽能是一項長遠的投資計畫，他們必須確保可能為期20年的營收，效能性測試便是對於太陽能光電模組的發電效能進行嚴密的驗證過程。因此，第三方驗證機構的安全性和效能測試對於金融機構投資計畫可否持續進行非常重要，例如德國的投資機構和銀行對於太陽能光電產品的安全和效能驗證標籤就相當注重，這代表投資計畫能有明確具體的回報，第三方驗證機構對於太陽能光電產品的認可是其投資內容重要的參考依據。

Robert Struwe表示，從驗證測試的角度來看，無論是結晶矽和薄膜太陽能材料模組，採用的是不同專屬的驗證標準，而薄膜太陽能還要經過更多的驗證程序，因此需要建立一套專屬的驗證程序和測試標準。測試驗證機構目前要做的，就是針對不同太陽能材料和模組產品，準備好每一項測試驗證項目，因應太陽能產業客製化產品的驗證需求。

《圖二　美商國家儀器綠能專案工程師林廣哲》

機器視覺強力輔佐 太陽能產品檢測萬無一失

太陽能檢測同時也需要機器視覺方案的輔助。因為人眼檢測的辨識率畢竟有限，需要精確度更高的機器視覺工具來加以輔佐，提高太陽能矽晶體、電池和光電模組的品質和產率，輔助太陽能產業達到轉換效率和降低生產成本的效果。藉由機器視覺的各項工具，可以幫助機台設備商，自動化方案整合商，以及太陽能廠生產單位應用於相關平台，用以提昇太陽能產品製程的良率與品質。

機器影像視覺的基本功能包括物件引導定位、表面檢測與色彩分析、幾何量測、工業級讀碼等。康耐視（COGNEX）台灣區總經理林義祥強調，定位是機器影像視覺技術的基礎。而機器視覺工具所搭配出的太陽能工具箱，從輔助太陽能製程為出發點，可進行更深入的品質檢查，並且進一步可提供物件追蹤的功能。

在太陽能產品檢測方面，機器視覺工具扮演相當重要的角色，可監控並檢查製程中每道工序的品質。例如在矽晶圓拉晶製程中，可以運用機器視覺的量測工具，監測拉晶過程是否維持等徑。在矽晶圓製造過程當中，太陽能設備製造商可藉由機器視覺工具，對矽晶體進行檢查，測量矽晶體的生長狀況，提供資料以幫助確定晶體外觀與晶片產率之間的關係。

在矽晶圓檢查部份，機器視覺工具可檢查矽晶圓的著色、污染及網印圖案狀況，確保尺寸大小避免加工翹曲的問題。另外瑕疵檢測計算技術，則是檢查太陽能矽晶圓或電池是否有碎裂邊緣、鋸齒狀痕跡以及輪廓缺陷，可在不同的矽晶圓塗層及照明條件下進行工作。色彩分析工具也可以檢查矽晶圓和電池上藍色防反射鍍膜塗層的厚度以及顏色均勻度，並且可針對輕微的色彩差異進行檢查，根據顏色的不一致情況分類太陽能電池，超越以往傳統的灰度級視覺技術。

在電池製程上，機器視覺工具的幾何圖案識別技術，藉由向量資料輔佐定位標靶中心的方式，可檢測電池方向。太陽能工具箱也能針對包括背面印刷、絲網印刷和正面印刷校準進行檢查，背面印刷檢查BUS BAR的位置、寬度和期間的距離，並檢查FINGER線的連續性，正面印刷校準是檢查線條的輪廓中斷、連續性情況和焊接劑檢查，並確保線條平行。此外，機器視覺的瑕疵校準技術並可針對電池邊線檢查邊緣凹槽切口、隔離發射極和電池背面。

在太陽能模組組裝過程中，機器視覺工具可針對標號和基線瞄準進行檢查，確定太陽能電池的中心，將機械接觸的需求降到最低，並驗證每條線的連續性和正確組裝情況。在連接器PV Connector部份，機器視覺工具可確保焊接劑的用量及是否在正確的位置上，以連接電氣插頭和太陽能電池元件。透過太陽能電池上的二維條碼，可有效追蹤電池到模組的生產過程。

《圖三　康耐視（COGNEX）台灣區總經理林義祥》

採集太陽能 資料擷取+自動控制面面俱到

提昇能源採集（Energy Harvesting）功效，是新興綠能產業能否普及化的關鍵之一，太陽能光電也不例外。怎麼讓太陽能面板能夠採集最大的光源，並且提昇太陽能面板的轉換效能，資料擷取＋自動控制的方案，則可讓太陽能面板在採集光源時「面面俱到」。

美商國家儀器（NI）綠能專案工程師林廣哲表示，要讓太陽能板面板採集到最大化的光源，提昇能源採集的功效，太陽能的控制追日系統就很重要。一方面追日系統要擷取並具備太陽光源在各種變數條件下的資料，一方面配合自動控制系統，調整追日系統採集光源時的最佳化狀態。

這些都可透過GPS定位，配合各地區的時令，藉由資料擷取軟體建立太陽光源定位角度的資料庫，提供自動控制追日系統調整，採集最大化的太陽光源。當太陽光源被雲霧所遮蔽時，自動控制追日系統便可藉由光感測器，調整找尋最佳的角度，繼續讓太陽面板採集最大化的光源。

若要提昇太陽能轉換效能，就需要透過最大功率點追蹤MPPT（Maximum Power Point Tracking）來促成。林廣哲進一步指出，在不同溫濕度和光照的條件下，太陽光會產生不同的IV曲線，電力就是I與V相乘的面積。追蹤出最大功率點，得到I乘以V的最大面積值，代表可取得最大化的電力。透過資料擷取和自動控制的結合，並藉由演算法機制找出曲線的最大功率點，便可找出不同太陽能光源環境下的最佳化電力來源。

此外，不同的太陽能面板材料，在不同特定溫度時的能源採集效能為最佳，因此維持一定的太陽能面板溫度，才能維持最佳化的採集效能，這也需要藉由資料擷取和自動控制設備，來掌握最精確的面板製程。

所以資料擷取和自動控制的方案，也已經應用在太陽能矽精煉量產和驗證安裝過程當中。例如西班牙最大的太陽能光電電池製造商Siliken Renewable Energy為了提昇矽精煉過程的效率，藉由數位影像擷取模組，在精煉完成的矽粒子從精煉反應器送出時擷取影像。同時結合視覺軟體，為影像進行遠距分析，在矽粒子精煉完成時大量地量測粒子的尺寸。並且透過自動控制系統，Siliken Renewable Energy可量測精煉矽的流量和壓力參數，配合動態訊號擷取模組進一步監控振動幅度，確保系統穩定及反應器順暢運作，讓太陽能矽精煉的製程維持最佳化。

林廣哲表示，資料擷取結合自動控制，其實就是measure it and fix it此一概念落實的具體表現。不僅在採集光源角度調整和最大功率點追蹤，在其他包括電壓轉換和儲存電力等、每一個太陽能電力能源採集的環節，都需要measure it and fix it的方案來輔助，來減少太陽能電力損耗的程度，提昇能源採集的功效。

從驗證檢測分析 兩岸太陽能產業可分進合擊

在太陽能光電模組領域，大概全球有50％左右的相關產品是來自於中國和台灣。林義祥總經理指出，太陽能產品的主要銷售市場在歐洲，而生產重鎮則是轉移到亞洲。近年來中國和台灣的太陽能製造商，產能已經超過全球一半，逐漸浮現其舉足輕重的地位。Robert Struwe協理則指出，從市場規模和量產能力來看，中國在太陽能模組和既有材料領域都有相當多的發展空間。相對而言，台灣廠商的模組製造工廠多設在中國，研發設計則以台灣為主，台灣比較傾向研發新的太陽能光電技術，特別是在薄膜型太陽能部份。

對於兩岸在太陽能市場的發展，Robert Struwe協理認為，台灣雖然有相當數量的製造廠商投入太陽能行列，包括台積電也積極投入薄膜太陽能製程，不過整體產業的成長空間可能相對有限，中國有越來越多的新進製造廠商投入太陽能產業。在薄膜太陽能領域，台灣頗具研發實力，儘管在廠商數量和量產能力上中國較具規模，但是台灣研發實力的重要性卻是相對具有優勢。

太陽能光電模組的關鍵零組件製造商，多半來自於歐、美及中國等地。因此，台灣的太陽能光電模組驗證測試作業，通常是整合兩岸的零組件和模組製造商。就台灣廠商而言，林義祥表示，隨著太陽能產業的發展，相關的機台設備廠商也都積極投入各種製程與檢測設備，並逐漸獲得客戶採用。對於薄膜太陽能的效能提昇，Robert Struwe是相當樂觀的。一套能夠評斷薄膜太陽能產品效能的驗證標準規格已正在成型。驗證規格並不會帶動薄膜太陽能產品的普及化，但是會有助於薄膜太陽能模組的輸出效能，未來結晶矽和薄膜太陽能模組之間在集電效能的差距，將會越來越縮小。