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紅外熱像儀案例 ETG－SH020001

項目單位：索朗太陽能
地址：上海桂橋路 1201 號
部門：研發部
儀器設備：NEC  TH9260
時間：2008-11-15

一、背景應用

石油、天然氣、煤炭等礦產資源隨著社會經濟的發展變得越來越稀缺。與此同時產生的粉塵、CO2、SO2對環境、大氣造成嚴重的破壞。因而尋找新的潔凈能源改善現有能源架構就非常重要和緊迫了。

  圖1

調查研究表明，地球上每年蘊含的太陽能、地熱能、風能、潮汐 能、水能分別如下圖所示。人類都已經開始開發應用。

圖2

從蘊能的角度看，太陽能無異是豐富，長期開發利用的資源。

太陽能熱水器已經廣泛的應用到地球回歸線以內的廣大地區，而太陽 能發電也正蓬勃的發展起來，有利于解決地球能源不足和溫室效應的 問題。但是太陽能發電也存在轉換效率低，生產成本高，生產工藝復 雜等諸多因素困擾。今天我們就是要針對太陽能電池片和組件綜合缺 陷檢測給出紅外檢測方案。
 

二、太陽能電池系統生產及檢測

太陽能電池生產過程如下圖所示，在組裝環節，我們使用電池片PV  Cell焊接、層壓成為組件Modules。

圖3

在出廠前需要進行電池組件缺陷進行測試，現在主要使用的方法 有1、電池板電性能測試；2、EL隱裂可視化檢測；3、層壓后紅外檢測。我們主要介紹紅外檢測電池板綜合缺陷。當太陽能電池板通反向電流時，電池板會發熱，電池板缺陷部分阻抗比較大，所以發熱量也 大，我們就是通過紅外熱像儀觀察電池板的熱區和冷區來。通常情況下正常區域面積較大，過熱區域是太陽能電池板的缺陷所在，過冷區 域是太陽能電池板的短路區域。因而過熱和過冷都是有問題的。

案例應用

2008年11月22日我公司和上海索朗太陽能技術有限公司聯合進行 太陽能電池組件綜合缺陷紅外熱成像檢測實驗。我們選擇在暗房內完成實驗，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 做實驗，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，當電池片的整體溫度達到40℃時，缺陷部位的溫度已經達到60℃左右。如圖4所示，電池片右上方區域存在過熱區域。

圖4

在對幾組電池片完成實驗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 仍然出現了熱區和冷區，出現缺陷的位置與客戶劃定的缺陷區域吻合。  下圖5是組件的檢測。電池組件存在過熱和過冷區域，該電池存在缺陷并有部分短路。

圖 5

實驗設備

1、  日本NEC公司TH9260紅外熱像儀 主要參數：

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
 

結論

1、太陽能電池片、電池組件在電性能不達標的情況下，可以使用紅外熱像儀檢測其缺陷區域。具體缺陷內容需要另外方法判別。

2、長波紅外熱像儀適用于電池片檢測，也可用于組件檢測，但是效果不會很理想，因為薄膜和玻璃對紅外的吸收比較強。后續考慮 使用短波紅外進行電池組件檢測。