紅外熱像儀案例 ETG-SH020001
項(xiàng)目單位:索朗太陽能
地址:上海桂橋路 1201 號(hào)
部門:研發(fā)部
儀器設(shè)備:NEC TH9260
時(shí)間:2008-11-15
一、背景應(yīng)用
石油、天然氣、煤炭等礦產(chǎn)資源隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展變得越來越稀缺。與此同時(shí)產(chǎn)生的粉塵、CO2、SO2對(duì)環(huán)境、大氣造成嚴(yán)重的破壞。因而尋找新的潔凈能源改善現(xiàn)有能源架構(gòu)就非常重要和緊迫了。
圖1
調(diào)查研究表明,地球上每年蘊(yùn)含的太陽能、地?zé)崮?、風(fēng)能、潮汐 能、水能分別如下圖所示。人類都已經(jīng)開始開發(fā)應(yīng)用。
圖2
從蘊(yùn)能的角度看,太陽能無異是豐富,長(zhǎng)期開發(fā)利用的資源。
太陽能熱水器已經(jīng)廣泛的應(yīng)用到地球回歸線以內(nèi)的廣大地區(qū),而太陽 能發(fā)電也正蓬勃的發(fā)展起來,有利于解決地球能源不足和溫室效應(yīng)的 問題。但是太陽能發(fā)電也存在轉(zhuǎn)換效率低,生產(chǎn)成本高,生產(chǎn)工藝復(fù) 雜等諸多因素困擾。今天我們就是要針對(duì)太陽能電池片和組件綜合缺 陷檢測(cè)給出紅外檢測(cè)方案。
二、太陽能電池系統(tǒng)生產(chǎn)及檢測(cè)
太陽能電池生產(chǎn)過程如下圖所示,在組裝環(huán)節(jié),我們使用電池片PV Cell焊接、層壓成為組件Modules。
圖3
在出廠前需要進(jìn)行電池組件缺陷進(jìn)行測(cè)試,現(xiàn)在主要使用的方法 有1、電池板電性能測(cè)試;2、EL隱裂可視化檢測(cè);3、層壓后紅外檢測(cè)。我們主要介紹紅外檢測(cè)電池板綜合缺陷。當(dāng)太陽能電池板通反向電流時(shí),電池板會(huì)發(fā)熱,電池板缺陷部分阻抗比較大,所以發(fā)熱量也 大,我們就是通過紅外熱像儀觀察電池板的熱區(qū)和冷區(qū)來。通常情況下正常區(qū)域面積較大,過熱區(qū)域是太陽能電池板的缺陷所在,過冷區(qū) 域是太陽能電池板的短路區(qū)域。因而過熱和過冷都是有問題的。
案例應(yīng)用
2008年11月22日我公司和上海索朗太陽能技術(shù)有限公司聯(lián)合進(jìn)行 太陽能電池組件綜合缺陷紅外熱成像檢測(cè)實(shí)驗(yàn)。我們選擇在暗房?jī)?nèi)完成實(shí)驗(yàn),以避免太陽光的干擾。首先選擇有電性能缺陷的單片電池片 做實(shí)驗(yàn),單片電池片表面為硅材料,沒有層壓玻璃薄膜。使用恒流電 流源對(duì)電池片接通反向1A電流,電池片逐漸升溫,其中缺陷部位升溫較快,當(dāng)電池片的整體溫度達(dá)到40℃時(shí),缺陷部位的溫度已經(jīng)達(dá)到60℃左右。如圖4所示,電池片右上方區(qū)域存在過熱區(qū)域。
圖4
在對(duì)幾組電池片完成實(shí)驗(yàn)后我們將恒流電流源反向接通到太陽能電池組件上,電流大小9A。從紅外熱像儀觀察,組件升溫緩慢,但是 仍然出現(xiàn)了熱區(qū)和冷區(qū),出現(xiàn)缺陷的位置與客戶劃定的缺陷區(qū)域吻合。 下圖5是組件的檢測(cè)。電池組件存在過熱和過冷區(qū)域,該電池存在缺陷并有部分短路。
圖 5
實(shí)驗(yàn)設(shè)備
1、 日本NEC公司TH9260紅外熱像儀 主要參數(shù):
640*480像素
0.03℃溫度分辨率
0.6mrad空間分辨率
2、索朗太陽能公司缺陷電池片和電池組件
結(jié)論
1、太陽能電池片、電池組件在電性能不達(dá)標(biāo)的情況下,可以使用紅外熱像儀檢測(cè)其缺陷區(qū)域。具體缺陷內(nèi)容需要另外方法判別。
2、長(zhǎng)波紅外熱像儀適用于電池片檢測(cè),也可用于組件檢測(cè),但是效果不會(huì)很理想,因?yàn)楸∧ず筒A?duì)紅外的吸收比較強(qiáng)。后續(xù)考慮 使用短波紅外進(jìn)行電池組件檢測(cè)。