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前言
價值何在?
光伏產(chǎn)品檢測主要可分為兩大塊，以出貨作為分割線，前段主要是為了實現(xiàn)品控分檔，后端主要是為運維提供支持。隨著全球光伏裝機量逐年的級數(shù)增長，以及第一批光伏組件逐漸達(dá)到壽命年限，戶外光伏組件的檢測作為運維的重要組成部分，變得愈發(fā)要緊。然而，戶外檢測由于受各種條件限制，技術(shù)上一直存在難點。一方面事情極其重要，另一方面事情又很難做，這就是實實在在的痛點。新南威爾士大學(xué)(The University of New South Wales, Australia)新近開發(fā)的光致發(fā)光(PL)戶外實地組件檢測技術(shù)直擊痛點，提供了一種先進(jìn)的最為可行的解決方案，小編認(rèn)為在這個領(lǐng)域，算是革命性的發(fā)明也不為過。
(Bhoopathy, Progress in Photovoltaics, 2017)
已有的檢測手段有哪些?
戶外檢測具有非常大的局限性：光源不受控制，安裝好了不能隨意搬動，連好了線不能隨意拆開，等等。一般我們常用的檢測包括眼睛看、測I-V、紫外熒光、紅外熱成像等等。眼睛看不用講了褪色、脫層、玻璃碎了可以看得出來，別的都不用想了;測I-V，只能看到整個組件的狀況，并不能分析出具體的電池來;紫外熒光只能用于檢測裂痕;紅外熱成像只能用來檢測熱斑。
比較高級一點的是電致發(fā)光(EL)或者光致發(fā)光(PL)高分辨率成像，裂痕、串阻、旁路二極管失效、光衰、PID、CID都可以拿下。 在市面上已經(jīng)有一些戶外EL檢測系統(tǒng)了，但受制于必須注入電流產(chǎn)生電致發(fā)光，所以接線比較復(fù)雜，而且受限于復(fù)雜的光照條件，一般這樣的測量只能在夜間進(jìn)行。而市面上并沒有PL的檢測手段，同樣是因為光照條件的多變性所限。
新南威爾士大學(xué)的這項工作基本解決了上述的所有難點，為產(chǎn)品化鋪平了道路。
新技術(shù)新在何處?
自然光即為光致發(fā)光的光源。
無需接觸，無需斷線，無需在逆變器端插入別的硬件。
一個系統(tǒng)僅僅由一個InGaAs紅外攝像頭、一個電池大小的白光LED光源，和一臺電腦構(gòu)成
光致發(fā)光技術(shù)原理不用多講了，小編之前也有介紹，一句話，就是載流子濃度越大，發(fā)光越強烈。這里需要略作強調(diào)的是，在開路狀況下(OC)，因為所有的光生載流子都需要復(fù)合，所以發(fā)光最為強烈;而在短路狀況下(SC)，所有的載流子都從外面跑了，所以基本不發(fā)光，這個就是戶外PL檢測技術(shù)的核心思想。因為通過將電池在OC和SC之間快速調(diào)制，就可以將硅材料PL發(fā)光和強烈的背景日光分離開來。簡單來說，就是OC條件下是日光+硅材料光致發(fā)光，而SC條件下只有日光，兩者做減法就是硅材料光致發(fā)光的部分。
具體的實施上，SC和OC的調(diào)制是由那個LED實現(xiàn)的。將LED蓋在控制電池上，LED關(guān)的時候，基本上對于串聯(lián)在一起且沒有旁路二極管的的電池的影響就是，大家都斷路OC了;而將LED打開的時候，大家都SC了。當(dāng)然你需要把LED挪到另外一個電池上面，測量被蓋住的那個電池的性能。一個檢測，LED挪一個位置，每個位置SC和OC曝光兩次，結(jié)束。非常簡單快捷。
波長的巧妙選擇
這是另一個精妙的設(shè)計。硅的光致發(fā)光，比起環(huán)境太陽光弱了太多了，信噪比非常非常低，基本上很難摘出有效信號來(PL是有用的，環(huán)境光是沒有用的)。這也一直以來是技術(shù)上的難點。為了解決這個問題，研究人員盯上了1110到1170nm這個波段。在這個光譜的這個波段的太陽光能量非常低，因為這是大氣中水蒸氣的吸收峰。然而對于硅材料來說，PL發(fā)光可絲毫不受影響。所以在這個波段的信噪比完全已經(jīng)達(dá)到了能夠精確測量的程度。這里從室內(nèi)EL和室外PL的信號比較也可以看的出來。不得不說，這也是大自然為戶外光致發(fā)光技術(shù)開了一扇窗!
具體的實施上，SC和OC的調(diào)制是由那個LED實現(xiàn)的。將LED蓋在控制電池上，LED關(guān)的時候，基本上對于串聯(lián)在一起且沒有旁路二極管的的電池的影響就是，大家都斷路OC了;而將LED打開的時候，大家都SC了。當(dāng)然你需要把LED挪到另外一個電池上面，測量被蓋住的那個電池的性能。一個檢測，LED挪一個位置，每個位置SC和OC曝光兩次，結(jié)束。非常簡單快捷。
波長的巧妙選擇
這是另一個精妙的設(shè)計。硅的光致發(fā)光，比起環(huán)境太陽光弱了太多了，信噪比非常非常低，基本上很難摘出有效信號來(PL是有用的，環(huán)境光是沒有用的)。這也一直以來是技術(shù)上的難點。為了解決這個問題，研究人員盯上了1110到1170nm這個波段。在這個光譜的這個波段的太陽光能量非常低，因為這是大氣中水蒸氣的吸收峰。然而對于硅材料來說，PL發(fā)光可絲毫不受影響。所以在這個波段的信噪比完全已經(jīng)達(dá)到了能夠精確測量的程度。這里從室內(nèi)EL和室外PL的信號比較也可以看的出來。不得不說，這也是大自然為戶外光致發(fā)光技術(shù)開了一扇窗!
檢測性能
從一開始的PL和EL的圖比較看來，戶外PL(左邊)基本達(dá)到了室內(nèi)EL(右邊)的水準(zhǔn)。但顯然無接觸、不干預(yù)、可在白天操作的PL，比EL要來的簡單的多。裂痕、位錯、低效電池，一目了然。
結(jié)語
未來展望
串聯(lián)電阻相關(guān)的功能還有待開發(fā)，比如說斷柵等等。這需要更細(xì)致的調(diào)制，而不是僅僅在OC和SC兩個點。這個用一個可變光強的LED來實現(xiàn)，也不是難事。小編認(rèn)為，這項技術(shù)既可以精確快速的實現(xiàn)故障診斷，降低運維成本;同時故障信息也可以準(zhǔn)確的反饋給組件制造商，用于改進(jìn)制作工藝。這項技術(shù)的開發(fā)在戶外組件檢測的領(lǐng)域，可以算是革命性的突破。
拋磚引玉。
從一開始的PL和EL的圖比較看來，戶外PL(左邊)基本達(dá)到了室內(nèi)EL(右邊)的水準(zhǔn)。但顯然無接觸、不干預(yù)、可在白天操作的PL，比EL要來的簡單的多。裂痕、位錯、低效電池，一目了然。
結(jié)語
未來展望
串聯(lián)電阻相關(guān)的功能還有待開發(fā)，比如說斷柵等等。這需要更細(xì)致的調(diào)制，而不是僅僅在OC和SC兩個點。這個用一個可變光強的LED來實現(xiàn)，也不是難事。小編認(rèn)為，這項技術(shù)既可以精確快速的實現(xiàn)故障診斷，降低運維成本;同時故障信息也可以準(zhǔn)確的反饋給組件制造商，用于改進(jìn)制作工藝。這項技術(shù)的開發(fā)在戶外組件檢測的領(lǐng)域，可以算是革命性的突破。
拋磚引玉。
原標(biāo)題：最前沿技術(shù)通報：光致發(fā)光戶外實地組件檢測技術(shù)
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