通過快速非侵入式早期缺陷檢測優(yōu)化太陽能電池組件性能和壽命
為了實現(xiàn)可持續(xù)和可靠的太陽能發(fā)電，延長光伏 (PV) 模塊的使用壽命并降低成本在商業(yè)上至關(guān)重要。光伏模塊產(chǎn)生的每單位能量成本受安裝現(xiàn)場的平均太陽輻照度、模塊的使用壽命及其購買價格的影響。此外，光伏模塊在生產(chǎn)、安裝后和運(yùn)行階段的質(zhì)量控制不完善也會產(chǎn)生大量成本。

在生產(chǎn)過程中，一些有缺陷的光伏模塊可能未被發(fā)現(xiàn)并被部署，導(dǎo)致運(yùn)行過程中的性能下降和安全隱患。檢測有缺陷的太陽能模塊的傳統(tǒng)方法，例如在陽光下進(jìn)行單個或串級電流-電壓 (I-V) 曲線測量，既費(fèi)時又費(fèi)力，需要將每個串或模塊單獨(dú)連接到測量設(shè)備。

在大批量生產(chǎn)中，需要一種方法，能夠在不中斷電路的情況下快速、非侵入式、大規(guī)模地檢查光伏模塊。識別主要問題（如分層）至關(guān)重要，分層是指模塊內(nèi)各層的分離會產(chǎn)生氣隙，從而降低熱穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性，導(dǎo)致進(jìn)一步退化和潛在故障。粘合損失是指不同層之間的粘合變?nèi)趸蚴?，這會損害結(jié)構(gòu)完整性和承受環(huán)境壓力的能力。濕氣侵入會導(dǎo)致電氣元件腐蝕、短路和絕緣電阻降低，嚴(yán)重影響模塊的性能。

電池不匹配是指模塊內(nèi)的各個電池由于制造質(zhì)量或損壞而無法均勻地工作，這會隨著時間的推移降低效率。太陽能電池中的裂紋（無論是微裂紋還是實質(zhì)性裂縫）必須隨著時間推移而擴(kuò)展，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的性能損失甚至整個模塊故障，因此必須檢測到。

檢測有缺陷的旁路二極管或內(nèi)部短路至關(guān)重要，因為這些問題會嚴(yán)重影響模塊的性能和壽命。旁路二極管可保護(hù)太陽能電池免受部分遮光造成的損壞，但如果有缺陷，則會導(dǎo)致過熱、熱點(diǎn)和潛在的火災(zāi)隱患。內(nèi)部短路會擾亂電流，降低模塊效率并可能導(dǎo)致進(jìn)一步的電氣故障。盡早發(fā)現(xiàn)這些缺陷有助于保持最佳能量輸出，防止安全風(fēng)險，并延長太陽能模塊的整體使用壽命。

隨著價格壓力和責(zé)任風(fēng)險的增加，有效、快速的質(zhì)量檢查流程對于光伏模塊生產(chǎn)和運(yùn)行過程中的質(zhì)量保證變得更加重要。



穩(wěn)定照明紅外熱成像技術(shù)用于光伏組件缺陷檢測
每個瑕疵、缺陷或異常都有熱指紋，因此可以用紅外 (IR) 熱像儀識別和可視化它們。因此，紅外熱像儀用于在各個階段監(jiān)控和保證光伏組件和其他系統(tǒng)組件的質(zhì)量，包括最終生產(chǎn)檢查、組件組裝和調(diào)試以及定期現(xiàn)場維護(hù)。帶有非制冷長波紅外熱像儀的熱成像攝像機(jī)是光伏組件無損檢測的理想選擇。它能夠快速定位缺陷，具有多種應(yīng)用可能性。根據(jù)測量任務(wù)選擇合適的鏡頭（廣角、遠(yuǎn)攝、微距）至關(guān)重要。80 x 80 像素的探測器分辨率就足夠了，但對于較大的區(qū)域和詳細(xì)的調(diào)查，建議使用更高的分辨率。熱靈敏度應(yīng)至少為 100 mK。

有意義的穩(wěn)態(tài)紅外測量，紅外圖像，只有在模塊級輻射強(qiáng)度至少為 700 W/m2 時才有可能。否則，紅外圖像對比度太低。此外，避免氣流穿過太陽能模塊表面也至關(guān)重要，因為它會引起對流冷卻并降低熱梯度。

在紅外檢查期間，模塊在不同的操作狀態(tài)下進(jìn)行檢查：開路、短路和負(fù)載。每種狀態(tài)都可以揭示不同類型的缺陷。例如，在開路中預(yù)計溫度分布均勻，而在短路或負(fù)載下可能會出現(xiàn)局部熱點(diǎn)，這表明存在諸如電池不匹配、旁路二極管有缺陷或內(nèi)部短路等問題。

測量模塊前玻璃的實際溫度，該溫度應(yīng)與現(xiàn)場測量的電池溫度相對應(yīng)。比較模塊背面的紅外圖像有助于驗證溫度分布的一致性。對于帶有非制冷探測器的紅外熱像儀，可以將發(fā)射系數(shù)設(shè)置為 0.85–0.90，適用于所有非金屬，包括玻璃。入射角對于紅外測量至關(guān)重要，最佳紅外圖像垂直于物體。當(dāng)偏離模塊法線超過 30° 時，與角度相關(guān)的測量誤差會變得明顯。必須考慮并避免多重反射，因為玻璃反射是鏡面反射，可以在熱圖像中清晰地顯示周圍物體，從而可能導(dǎo)致誤解和測量誤差。

紅外圖像通常顯示異常區(qū)域的溫度高于相鄰區(qū)域，因為缺陷會將太陽能以熱量的形式耗散，而不是將其轉(zhuǎn)換為電流。更嚴(yán)重的缺陷會表現(xiàn)出更高的溫差，許多制造商認(rèn)為溫差大于 20 度是模塊有缺陷的證據(jù)。溫差較小的熱異常，尤其是小于 10 度的熱異常，可能不需要立即引起注意，但通常表明太陽能電池正在持續(xù)退化。紅外圖像顯示光伏模塊中的熱點(diǎn)，可能表明由于污染或電池裂紋引發(fā)局部加熱而導(dǎo)致部分遮光。因此，正確解讀紅外圖像并單獨(dú)識別假定的原因至關(guān)重要。

輻射紅外熱像儀和高靈敏度可準(zhǔn)確檢測太陽能電池組件的異常情況
每種類型的異常，例如熱點(diǎn)、電池不匹配和旁路二極管故障，都有熱特征，可以使用紅外熱像儀檢測到。為了準(zhǔn)確量化這些溫差，評估異常的嚴(yán)重程度，并確定處理優(yōu)先級，強(qiáng)烈建議使用輻射紅外熱像儀。只有輻射紅外熱像儀才能在每個像素處捕獲和存儲精確的熱數(shù)據(jù)，從而準(zhǔn)確識別和量化溫度異常。

例如，可以根據(jù)與相鄰區(qū)域相比的溫差將單電池?zé)狳c(diǎn)分為不同的優(yōu)先級。溫度異常比周圍環(huán)境高出不到 10°C 的電池可能被視為低優(yōu)先級，而溫差為 20°C 或更高則表示需要立即關(guān)注的高優(yōu)先級問題。這種溫度變化可能預(yù)示著潛在的問題，例如內(nèi)部短路、開裂或分層，如果不加以解決，會導(dǎo)致嚴(yán)重的能量損失和潛在的安全隱患。

溫度測量對于區(qū)分類似異常的嚴(yán)重程度也至關(guān)重要。例如，根據(jù)觀察到的溫度升高，接線盒中的熱點(diǎn)或串異?？煞譃榈蛢?yōu)先級、中優(yōu)先級或高優(yōu)先級。這種分類有助于確定維護(hù)工作的優(yōu)先順序，確保及時解決最關(guān)鍵的問題，以保持太陽能系統(tǒng)的效率和安全性。

準(zhǔn)確的溫度測量和較低的 NETD 有助于盡早發(fā)現(xiàn)隨時間推移而逐漸發(fā)生的退化過程。溫差較小的熱異常雖然不會立即引起警報，但表明情況正在持續(xù)惡化，并且可能會隨著時間的推移而惡化。定期監(jiān)測可以及時干預(yù)，防止小問題升級為重大故障，并確保光伏模塊的長期可靠性和性能。