通過(guò)快速非侵入式早期缺陷檢測(cè)優(yōu)化太陽(yáng)能電池組件性能和壽命
為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)和可靠的太陽(yáng)能發(fā)電，延長(zhǎng)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(chǎng)的平均太陽(yáng)輻照度、模塊的使用壽命及其購(gòu)買價(jià)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(huì)產(chǎn)生大量成本。

在生產(chǎn)過(guò)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(guò)程中的性能下降和安全隱患。檢測(cè)有缺陷的太陽(yáng)能模塊的傳統(tǒng)方法，例如在陽(yáng)光下進(jìn)行單個(gè)或串級(jí)電流-電壓 (I-V) 曲線測(cè)量，既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，需要將每個(gè)串或模塊單獨(dú)連接到測(cè)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(shí)別主要問(wèn)題（如分層）至關(guān)重要，分層是指模塊內(nèi)各層的分離會(huì)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В@會(huì)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(huì)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(gè)電池由于制造質(zhì)量或損壞而無(wú)法均勻地工作，這會(huì)隨著時(shí)間的推移降低效率。太陽(yáng)能電池中的裂紋（無(wú)論是微裂紋還是實(shí)質(zhì)性裂縫）必須隨著時(shí)間推移而擴(kuò)展，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的性能損失甚至整個(gè)模塊故障，因此必須檢測(cè)到。

檢測(cè)有缺陷的旁路二極管或內(nèi)部短路至關(guān)重要，因?yàn)檫@些問(wèn)題會(huì)嚴(yán)重影響模塊的性能和壽命。旁路二極管可保護(hù)太陽(yáng)能電池免受部分遮光造成的損壞，但如果有缺陷，則會(huì)導(dǎo)致過(guò)熱、熱點(diǎn)和潛在的火災(zāi)隱患。內(nèi)部短路會(huì)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(xiǎn)，并延長(zhǎng)太陽(yáng)能模塊的整體使用壽命。

隨著價(jià)格壓力和責(zé)任風(fēng)險(xiǎn)的增加，有效、快速的質(zhì)量檢查流程對(duì)于光伏模塊生產(chǎn)和運(yùn)行過(guò)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(cè)
每個(gè)瑕疵、缺陷或異常都有熱指紋，因此可以用紅外 (IR) 熱像儀識(shí)別和可視化它們。因此，紅外熱像儀用于在各個(gè)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(chǎng)維護(hù)。帶有非制冷長(zhǎng)波紅外熱像儀的熱成像攝像機(jī)是光伏組件無(wú)損檢測(cè)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(cè)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(cè)器分辨率就足夠了，但對(duì)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(cè)量，紅外圖像，只有在模塊級(jí)輻射強(qiáng)度至少為 700 W/m2 時(shí)才有可能。否則，紅外圖像對(duì)比度太低。此外，避免氣流穿過(guò)太陽(yáng)能模塊表面也至關(guān)重要，因?yàn)樗鼤?huì)引起對(duì)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(jì)溫度分布均勻，而在短路或負(fù)載下可能會(huì)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(wèn)題。

測(cè)量模塊前玻璃的實(shí)際溫度，該溫度應(yīng)與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的電池溫度相對(duì)應(yīng)。比較模塊背面的紅外圖像有助于驗(yàn)證溫度分布的一致性。對(duì)于帶有非制冷探測(cè)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(duì)于紅外測(cè)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(guò) 30° 時(shí)，與角度相關(guān)的測(cè)量誤差會(huì)變得明顯。必須考慮并避免多重反射，因?yàn)椴ＡХ瓷涫晴R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(cè)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?yàn)槿毕輹?huì)將太陽(yáng)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(huì)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(yáng)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(shí)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(cè)太陽(yáng)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(cè)到。為了準(zhǔn)確量化這些溫差，評(píng)估異常的嚴(yán)重程度，并確定處理優(yōu)先級(jí)，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(gè)像素處捕獲和存儲(chǔ)精確的熱數(shù)據(jù)，從而準(zhǔn)確識(shí)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(jí)。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(jí)，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(jí)問(wèn)題。這種溫度變化可能預(yù)示著潛在的問(wèn)題，例如內(nèi)部短路、開裂或分層，如果不加以解決，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的能量損失和潛在的安全隱患。

溫度測(cè)量對(duì)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)或串異常可分為低優(yōu)先級(jí)、中優(yōu)先級(jí)或高優(yōu)先級(jí)。這種分類有助于確定維護(hù)工作的優(yōu)先順序，確保及時(shí)解決最關(guān)鍵的問(wèn)題，以保持太陽(yáng)能系統(tǒng)的效率和安全性。

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