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，既費時又費力，需要將每個串或模塊單獨連接到測量設(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。帶有非制冷長波紅外熱像儀的熱成像攝像機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，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，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、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。