Электролюминесцентное обследование солнечных панелей. Нахождение скрытых дефектов в солнечных панелях.

Вступление

Для контроля качества, производители солнечных панелей используют эффект электролюминесценции (ЭЛ). Каждая панель, которая сходит с конвейера, проходит ЭЛ тест, и при необходимости, по серийному номеру, можно запросить у производителя этот тест.

В то же время, и на последующих этапах — после приобретения тестовой партии солнечных панелей, или обнаружения отклонений с помощью тепловизионного обследования, изменения ВАХ солнечной панели, может потребоваться более детальное обследование панели.

Электролюминесценция

При подключении солнечной панели к источнику тока, в солнечной панели возникает излучательная рекомбинация электронов и дырок. Это излучение электролюминесценции можно детектировать с помощью распространенных CCD матриц фотоаппаратов. 

ЭЛ тестирование нужно проводить в затемненной окружающей среде, т.к. поток инфракрасного излучения около 1150 нм, излучаемый фотомодулем, намного слабее естественного освещения.

Затемнение можно использовать, но “шумы” создаваемые естественным освещением, можно убрать и другими путями. Можно использовать 850 нм светофильтр, для уменьшения потока излучения от других источников. Желательно, чтобы цифровая фотокамера имела высокое разрешение, для точной идентификации дефектов в солнечной панели.

ЭЛ тестирование лучше всего подходит для обнаружения трещин в ячейках солнечных панелей. Трещины в ячейках выглядят как темные линии на полученном ЭЛ изображении. Также, особенно для поликристаллических панелей, дефекты в структуре кристаллов отчётливо видны как тёмные линии. Тем не менее, процесс обнаружения поврежденных участков до сих пор не  автоматизирован. Для обнаружения того или иного повреждения в солнечных модулях, используется специально обученный специалист. Опытный и хорошо обученный человек может быстро обнаружить трещины в солнечных модулях, посмотрев на ЭЛ изображение солнечной панели.

Список повреждений, которые можно обнаружить с помощью электролюминесценции.

  • Трещины в солнечном модуле. Эта ячейка имеет трещины, но они не влияют на протекающий ток и почти не влияют на генерацию
Трещины в солнечном модуле
Трещины в солнечном модуле
  • Трещины уже влияют на протекающий ток, но все части ячейки имеют контакт
Трещины уже влияют
  • В этом варианте, часть ячейки полностью изолирована от токопроводящих дорожек. ЭЛ изображение, полученное при токах порядка 1/10 от номинального тока (верхнее изображение), позволяет чётче выявить  изолированные части, чем при токе номинального уровня (нижнее изображение). Сравниваем левый нижний угол
часть ячейки полностью изолирована
часть ячейки полностью изолирована
1/10 от номинала
часть ячейки полностью изолирована
номинал
  • Трещина во всю длину ячейки
  • Коррозия под воздействием влажности
Коррозия
  • Пробои в ячейке
Пробои в ячейке
  • Ячейка полностью закорочена
Ячейка полностью закорочена
Ячейка полностью закорочена
  • Деградация солнечных панелей (PID). Данный тип деградации можно обнаружить на ранних стадиях, при ЭЛ тестировании солнечной панели на токах 1/10 от номинала, до проявления падения мощности
PID
  • Большие повреждения солнечной панели. Шаблон повреждений похож на букву Х, что отмечено на изображении.
Большие повреждения солнечной панели
  • Упавший солнечного модуля. Множественные повреждения в центральной части.

Множественные повреждения
  • Закороченный байпас диод или повреждения токоведущей дорожки.
Закороченный байпас диод
Закороченный байпас диод

Выводы

Метод тестирования солнечных панелей с помощью электролюминесценции может показать скрытые дефекты, детектирование которых невозможно другими методами, на ранних стадиях развития дефекта. Также, электролюминесцентное обследование солнечных панелей, имеет намного меньшую погодозависимость, чем тепловизионное обследование. 

К минусам стоит отнести необходимость использования обученного человека, для распознавания дефектов. Возможно, по мере развития компьютерного зрения и ИИ, процесс можно будет автоматизировать.

Примечание

В качестве цифровой камеры, в разных источниках, рекомендуется использовать цифровой фотоаппарат с CCD матрицей. Дополнительно, с него нужно снять инфракрасный фильтр. Инструкции по разборке фотоаппаратов и снятию / замене фильтра распространены среди астрономов.

Изучив технологии производства матриц фотоаппаратов, я рекомендую выбирать фотоаппарат с BSI-Cmos матрицей, которая имеет повышенную чувствительность, и позволяет видеть электролюминесценцию панелей в реальном масштабе времени, на визире фотоаппарата. 

Список литературы

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 978-3-906042-16-9

Присоединяйтесь к нам!

Telegramm https://t.me/greenpowertalkg

Instagramm https://www.instagram.com/greenpowertalk/

FB https://www.facebook.com/groups/greenpowerua

Добавить комментарий