Efficient defect detection in solar cell manufacturing is crucial for stable green energy technology manufacturing. This paper presents a deep-learning-based automatic detection model SeMaCNN for classification and semantic segmentation of electroluminescent images for solar cell quality evaluation and anomalies detection. The core of the model is an anomaly detection algorithm based on Mahalanobis distance that can be trained in a semi-supervised manner on imbalanced data with small number of digital electroluminescence images with relevant defects. This is particularly valuable for prompt model integration into the industrial landscape. The model has been trained with the on-plant collected dataset consisting of 68 748 electroluminescent images of heterojunction solar cells with a busbar grid. Our model achieves the accuracy of 92.5%, F1 score 95.8%, recall 94.8%, and precision 96.9% within the validation subset consisting of 1049 manually annotated images. The model was also tested on the open ELPV dataset and demonstrates stable performance with accuracy 94.6% and F1 score 91.1%. The SeMaCNN model demonstrates a good balance between its performance and computational costs, which make it applicable for integrating into quality control systems of solar cell manufacturing.


翻译:太阳能电池制造中的缺陷高效检测对于稳定的绿色能源技术制造至关重要。本文件展示了基于深学习的自动检测模型SemaCNN,用于太阳能电池质量评估和异常检测的电光图像分类和语义分解。模型的核心是一种基于Mahalanobis距离的异常检测算法,该算法可以半监督方式对带有少量数字发光图像且带有相关缺陷的不平衡数据进行培训。这对于迅速将模型纳入工业景观特别有用。该模型在植物收集的数据集中接受了由68 748个电子发光图像组成的SemaCNN的培训,该数据集中含有一个总电动电动电动电动电动电动电动太阳能电池网。我们的模型实现了92.5%的准确度,F1分95.8%,回顾94.8%,以及在由1049个手动附加注释的图像构成的验证组中精确度96.9%。该模型还在开放的ELPV数据集中进行了测试,并展示了稳定性能,精确度为94.6%和F1分为91.1。SMACNN模型显示了其性能和计算成本与计算成本之间的良好平衡,从而将其纳入太阳质量控制系统。

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