Електролюмінесцентне обстеження сонячних панелей. Знаходження скритих дефектів в сонячних панелях.

Вступ


Для контролю якості, виробники сонячних панелей використовують ефект електролюмінесценції (ЕЛ). Кожна панель, яка сходить з конвеєра, проходить ЕЛ тест, і при необхідності, за серійним номером, можна отримати у виробника цей тест.
У той же час, і на наступних етапах – після придбання тестової партії сонячних панелей, або виявлення відхилень за допомогою тепловізійного обстеження, зміни ВАХ сонячної панелі, може знадобитися більш детальне обстеження панелі.

Еектролюмінесценція


При підключенні сонячної панелі до джерела струму, в сонячнії панелі виникає випромінювальна рекомбінація електронів і дірок. Це електролюмінесцентне випромінювання можна детектувати за допомогою CCD матриць фотоапаратів.
ЕЛ тестування потрібно проводити в затемненому навколишньому середовищі, тому що потік інфрачервоного випромінювання близько 1150 нм, що випромінюється фотомодулем, набагато слабший природного освітлення.
Затемнення можна використовувати, але “шуми” створювані природним освітленням, можна прибрати і іншими шляхами. Можна використовувати 850 нм світлофільтр, для зменшення потоку випромінювання від інших джерел. Бажано, щоб цифрова фотокамера мала високу роздільчу здатність, для точної ідентифікації дефектів в сонячної панелі.

ЕЛ тестування найкраще підходить для виявлення тріщин в структурі сонячних панелей. Тріщини в структурі виглядають як темні лінії на ЕЛ зображенні. Також, особливо для полікристалічних панелей, дефекти в структурі кристалів чітко видно як темні лінії. Проте, процес виявлення пошкоджених ділянок до сих пір не автоматизовано. Для виявлення того чи іншого ушкодження в сонячних модулях, використовується спеціально навчений фахівець. Досвідчена і добре навчана людина може швидко виявити тріщини в сонячних модулях, подивившись на ЕЛ зображення сонячної панелі.

Список ушкоджень, які можна виявити за допомогою електролюмінесценції.

  • Тріщини в сонячному модулі. Ця комірка має тріщини, але вони не впливають на струм, що протікає і майже не впливають на генерацію
комірка має тріщини
комірка має тріщини
  • Тріщини вже впливають на струм, що протікає, але всі частині комірки мають контакт
Тріщини вже впливають на струм
  • У цьому варіанті, частина комірки повністю ізольована від струмопровідних доріжок. ЕЛ зображення, отримане при 1/10 від номінального струму (верхнє зображення), дозволяє чіткіше виявити ізольовані частини, ніж при струмі номінального рівня (нижнє зображення). Порівнюємо лівий нижній кут.
частина комірки повністю ізольована
частина комірки повністю ізольована
1/10 номінального
частина комірки повністю ізольована
Номінальний струм
  • Тріщина на всю довжину комірки
Тріщина на всю довжину комірки
  • Корозія під впливом вологості
Корозія під впливом вологості
  • Проблеми з опором в комірці
Проблеми з опором в комірці
  • Комірка повністю закорочена
Комірка повністю закорочена
Комірка повністю закорочена
  • Деградація сонячних панелей (PID). Даний тип деградації можна виявити на ранніх стадіях, при ЕЛ тестуванні сонячної панелі на струмах 1/10 від номіналу, набагато раніше, ніж виявиться падіння потужності.
Деградація сонячних панелей
  • Великі пошкодження сонячної панелі. Шаблон ушкоджень схожий на букву Х, що зазначено на зображенні
Великі пошкодження
  • Множинні пошкодження в центральній частині
Множинні пошкодження
  • Закорочений байпас діод або пошкодженні доріжки
Закорочений байпас діод
Закорочений байпас діод

Висновки


Метод тестування сонячних панелей за допомогою електролюмінесценції може показати приховані дефекти, детектування яких неможливо іншими методами, на ранніх стадіях розвитку дефекту. Також, електролюмінесцентне обстеження сонячних панелей, є набагато меншу погодозалежне, ніж тепловізійне обстеження.
До мінусів варто віднести необхідність використання навченої людини, для розпізнавання дефектів. Можливо, по міру розвитку комп’ютерного зору і ШІ, процес можна буде автоматизувати.

Примітка
В якості цифрової камери, в різних джерелах, рекомендується використовувати цифровий фотоапарат з CCD матрицею. Додатково, з нього потрібно зняти інфрачервоний фільтр. Інструкції з розбирання фотоапаратів і зняття / заміни фільтра поширені серед астрономів і є у вільному доступі.
Вивчивши технології виробництва матриць фотоапаратів, я рекомендую вибирати фотоапарати з BSI-Cmos матрицею, яка має підвищену чутливість, і дозволяє бачити електролюмінесценцію сонячних панелей в реальному масштабі часу, на візіра фотоапарата.

Перелік літератури

K.A. Berger, B. Kubicek, G. Újvári, G. Eder, Y. Voronko, M. Weiss, G. Oreski, M. Knausz, T. Koch, J. Wassermann, Innovative, non destructive methods for investigations of PV-modules ( in German: “Innovative, nichtzerstörende Methoden zur Untersuchung von Photovoltaikmodulen”), Proc. 28th Symposium Photovoltaische Solarenergie (OTTI, Bad Staffelstein, Germany, 2013), Regensburg 2013, ISBN 978-3-943891-09-6 47


T. Fuyuki, H. Kondo, T. Yamazaki, Y. Takahaschi, Y. Uraoka, Photographic surveying of minority carrier diffusion length in polycrystalline silicon solar cells by electroluminescence, Applied Physics Letters 86 (2005)

IEA PVPS Task 13 External final report IEA-PVPS March 2014 ISBN 97

Залишити відповідь