戶外部署光伏組件的發(fā)光成像EL技術，便攜式EL檢測儀的實際應用

太陽能發(fā)電工程質量保證體系包括設計階段的性能、安全性、可靠性和經(jīng)濟性考慮，及材料和設備的優(yōu)化，以提高系統(tǒng)整體性能。光伏電站需在25年或更長的預計壽命內穩(wěn)定運行，太陽能組件需在惡劣環(huán)境如高濕度、紫外線、熱循環(huán)、強風、腐蝕性空氣及冰雹等影響下，持續(xù)工作超過20年。這要求對包含數(shù)百萬組件的電站進行嚴格的運維管理，以識別和修復可能存在的安全隱患，確保電站安全高效運行。

電致發(fā)光(EL)技術在光伏電站的應用

EL測試儀作為光伏行業(yè)質量檢測和維護的重要工具，通過向光伏電池組件施加正向電壓，激發(fā)內部材料的光子，利用高靈敏度的相機捕捉這些光子并轉化為可視化圖像，實現(xiàn)精準缺陷識別。EL測試儀具備非破壞性檢測的特點，高效檢測能力，以及便攜式設計，大大提高了光伏電站的檢測效率和運維水平。EL成像技術與背景

不同的基于成像的光伏電站檢測方法

原理：半導體材料中的發(fā)光是電荷載流子從高能態(tài)到低能態(tài)躍遷時發(fā)射光子的過程，發(fā)光強度與材料質量及二極管電壓相關，可作為局部材料質量的表征。

類型：常見的有 EL 成像（通過注入電流產(chǎn)生過剩載流子）和 PL 成像（通過光子入射產(chǎn)生載流子），二者在檢測電缺陷方面等效。

發(fā)光光譜以及典型的PL和EL測量裝置示意圖

光譜特性：范圍從大約1000納米到1300納米，峰值在1150納米左右。

PL測量設置：在PL測量中，設備由一個高功率光源（通常是激光或發(fā)光二極管(LED)）照明，然后設備隨后發(fā)出一個發(fā)光信號，被一個合適的數(shù)字相機捕獲。

EL測量設置：在EL成像中，光源被電源替換，電流通過太陽能電池的電氣接觸點注入。EL成像基于與LED相同的過程，區(qū)別在于太陽能電池在大面積上發(fā)射少量（紅外）光，而LED的光輸出（主要是可見光）可以非常大，且從一個非常小的區(qū)域發(fā)射。戶外發(fā)光成像EL的優(yōu)勢與挑戰(zhàn)

紅外（IR）圖像與電致發(fā)光（EL）圖像的對比

組件缺陷展示：兩個太陽能組件的紅外圖像與對應的EL圖像，其中一個組件存在廣泛的裂紋和一些孤立的電池區(qū)域，另一個組件受到嚴重短路影響。通過對比，EL圖像能夠揭示更多的故障細節(jié)，如裂紋、PID（潛在誘導退化）等，而紅外圖像則無法清晰顯示這些缺陷。

太陽能電站檢測：進一步比較了熱紅外和EL測量在大規(guī)模太陽能電站中的應用。在這個例子中，熱紅外圖像僅暗示了一個組件中的旁路二極管故障，而EL圖像還識別了其他缺陷，如由于施工不當造成的背板劃痕。

與戶外發(fā)光成像相關的各種光學光譜

AM1.5 太陽光譜（紅線）：表示標準測試條件下地球表面接收的太陽輻射光譜分布?？梢姽夂徒t外區(qū)域強度強，約 1150nm 處有強水蒸氣吸收帶，影響戶外發(fā)光測量。硅發(fā)光光譜（黑線）：硅受激發(fā)光集中在近紅外，峰值約 1150nm，與太陽光譜水蒸氣吸收帶位置近。此巧合利于白天 PL 測量，合適濾波可減少干擾、提取發(fā)光信號。硅 CCD 光譜響應（綠線）：顯示硅 CCD 相機不同波長靈敏度，1150nm 附近低。白天因陽光干擾不適合測硅發(fā)光信號，夜間可用于 EL 成像，成本低、分辨率高。InGaAs 相機光譜響應（藍線）：1150nm 區(qū)域靈敏度高，接近理想探測器光譜響應。是白天戶外發(fā)光成像理想選擇，能測微弱信號，但成本高、分辨率相對低。光學帶通濾波器：圖中的藍色陰影區(qū)域表示用于日間測量的光學帶通濾波器的典型光譜范圍。這種濾波器用于減少太陽光的干擾，使得在強光條件下也能檢測到微弱的發(fā)光信號。戶外發(fā)光成像（EL）技術在光伏電站檢查中的重要性，尤其是在提供詳細和準確的光伏組件質量評估方面。盡管存在一些挑戰(zhàn)，如操作復雜性、成本和設備要求，但發(fā)光成像（EL）技術在識別光伏組件缺陷和退化方面的優(yōu)勢使其成為光伏電站維護和評估中不可或缺的工具。夜間戶外EL成像的優(yōu)勢

夜間戶外電致發(fā)光（EL）成像

無論是CMOS相機還是InGaAs相機，都能夠產(chǎn)生高分辨率的EL圖像，這對于識別和分析光伏組件中的缺陷至關重要。

通過比較兩種相機的成像結果，可以看出InGaAs相機在捕捉快速變化的EL信號方面具有優(yōu)勢，而CMOS相機則在成本和分辨率方面更具優(yōu)勢。

夜間電致發(fā)光（EL）成像在檢測不同類型光伏組件缺陷時的效果

缺陷檢測能力：通過實際的EL圖像展示了EL成像技術在檢測不同類型的光伏組件缺陷方面的能力，包括物理損傷（如裂紋和劃痕）和材料退化（如PID）。

成像技術的優(yōu)勢：EL成像技術能夠提供高對比度的圖像，使得即使是微小的缺陷也能被清晰地識別出來，這對于光伏組件的質量和性能評估至關重要。

不同相機的應用：圖c特別提到了使用InGaAs相機拍攝的圖像，這表明在某些情況下，可能需要使用特定的相機技術來檢測特定類型的缺陷，尤其是在信號較弱的情況下。

質量控制和維護：EL圖像為光伏電站的運維人員提供了一種有效的工具，用于識別和定位需要維修或更換的組件，從而提高整個電站的運行效率和可靠性。戶外EL（電致發(fā)光）成像的檢測工作流程

現(xiàn)場準備：EL測量系統(tǒng)通常在白天準備就緒，并根據(jù)要測量的組件的大小和布局進行配置。電氣準備：在黎明時分，當光伏電廠產(chǎn)生的電力非常低時，進行電氣準備工作，即將所有要測量的字符串連接到多路復用器和電源。

暗光測量：在光線非常暗的情況下開始進行暗光EL測量。

移動和監(jiān)測：對于橋接系統(tǒng)，需要兩個人移動支撐系統(tǒng)。在測量過程中，持續(xù)監(jiān)測圖像質量，并記錄每個圖像的組件位置。電致發(fā)光（EL）檢測是一種高效的工具，能夠識別光伏組件在生產(chǎn)、運輸和安裝過程中的多種故障。它尤其在光伏電站25年使用壽命的幾個關鍵節(jié)點上發(fā)揮重要作用，包括：

• 系統(tǒng)建成后的初始驗收測試
• 缺陷責任期滿前的最終驗收測試
• 制造商保修期結束前的預防性維護

美能便攜式EL測試儀

美能便攜式EL檢測儀是一款專注于檢測光伏電站及移動式組件標準檢測設備。在白天夜晚均可準確檢測出光伏太陽能板內部質量問題，包括：斷柵、隱裂、破片、碎片、虛焊、燒結網(wǎng)紋、黑芯、黑邊、混檔、低效率片、邊緣過刻、PID、衰減、熱斑衰減等參數(shù)，攜帶方便，操作簡單。

• 便攜：整機重量輕，設備便于攜帶，易于組裝

• 分辨率：2476萬像素（4000*6000）

• 芯片：工業(yè)CMOS

鏡頭：30萬像素 紅外鏡頭

隨著太陽能技術的發(fā)展，便攜式EL檢測儀成為了光伏行業(yè)中不可或缺的工具。美能便攜式EL檢測儀的設計考慮到了現(xiàn)場檢測的實際需求，整機重量輕，便于攜帶和操作，使其能夠在各種現(xiàn)場條件下進行快速檢測。

在光伏電站的運維中，美能便攜式EL檢測儀的應用范圍廣泛，從廠家來料檢測到安裝前檢測，再到后期運維，它都能提供重要的質量檢測和風險控制，提高了電站的整體質量和運行效率。

原文出處：Outdoor luminescence imaging of field-deployed PV modules

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