Az új képalkotó rendszer még erős napfényben is feltárja a napelem hibáit.
Az új megközelítés ésszerűsítheti az ellenőrzést, és a napelemek hatékonyan működhetnek.
A kutatók új rendszert fejlesztettek ki és mutattak be, amely bármilyen időjárási viszonyok között képes észlelni a szilícium napelemek hibáit teljes és részleges napfényben. Mivel a jelenlegi hibaészlelési módszerek nappali fényviszonyok között nem használhatók, az új rendszer sokkal könnyebbé teheti a napelemek optimális működését.
A szilícium napelemek, amelyek a világ napelemeinek mintegy 90 százalékát teszik ki, gyakran előfordulnak olyan hibákkal, amelyek a gyártás, kezelés vagy telepítés során lépnek fel. Ezek a hibák nagymértékben csökkenthetik a napelemek hatásfokát, ezért fontos, hogy gyorsan és egyszerűen felismerhetők legyenek.
A kutatók egy nagyon magas képfrekvenciás InGaAs detektort használtak a napelemek képsorozatának elkészítéséhez, miközben modulált elektromos áramot alkalmaztak. Az e detektor által elérhető nagyon gyors képalkotási sebesség lehetővé tette, hogy több változást különböztessen meg a sorozat képei között. Köszönetnyilvánítás: Yunsheng Qian, Nanjing Tudományos és Technológiai Egyetem
Az Optica Publishing Group folyóiratban Alkalmazott optika, a kínai Nanjing Tudományos és Technológiai Egyetem kutatói leírják, hogy az új hardver és szoftver egyedülálló kombinációja hogyan teszi lehetővé a napelemek hibáinak világos leképezését és elemzését még erős fényben is.
"A mai hibaészlelő rendszerek csak éjszaka vagy az eltávolított napelem modulokon használhatók a hibák megtalálására, amelyeket eltávolítottak és árnyékolt környezetbe vittek" - mondta Yunsheng Qian, a kutatócsoport vezetője. „Reméljük, hogy ez a rendszer felhasználható a fotovoltaikus erőművek ellenőreinek a hibák felkutatásában és gyorsabb azonosításában, hogy ezek a rendszerek a maximumon tudják termelni az áramot.”
A fényen keresztül látni
Az új munkában a kutatók minden időjárási viszonyok között működő képalkotó rendszert hoztak létre, amely bármilyen fényviszonyok között működik. A hibák láthatóvá tétele érdekében olyan szoftvert fejlesztettek ki, amely modulált elektromos áramot ad a napelemre, aminek hatására az nagyon gyorsan ki- és bekapcsolódó fényt bocsát ki. Egy nagyon magas képfrekvenciájú InGaAs detektort használnak a napelemek képsorozatának rögzítésére az elektromos áram alkalmazása során. A kutatók egy szűrőt is hozzáadtak, amely az észlelt hullámhosszokat 1150 nm körülire korlátozza, hogy eltávolítsa a képekről a szórt napfény egy részét.
A kutatók új rendszert fejlesztettek ki, amely teljes és részleges napfényben képes észlelni a szilícium napelemek hibáit. Alacsony (bal), közepes (középső) és magas (jobb) napfény besugárzás mellett készült képek láthatók. A felső sor (a, b, c) hagyományos, napfényben nem működő rendszerrel, az alsó sor (d, e, f) pedig az új rendszer- és hibakijelzési algoritmussal készült. Köszönetnyilvánítás: Yunsheng Qian, Nanjing Tudományos és Technológiai Egyetem
"A nagyon gyors képalkotási sebesség lehetővé teszi több kép összegyűjtését, így nagyobb számú változást lehet megkülönböztetni a képek között" - mondta Sheng Wu, a cikk első szerzője. „A legfontosabb fejlesztés egy új algoritmus volt, amely megkülönbözteti a képsorozat modulált és nem modulált részeit, majd felnagyítja ezt a különbséget. Ez lehetővé teszi, hogy a napelem hibái jól láthatóak legyenek nagy besugárzás mellett.”
A rendszer teszteléséhez a kutatók monokristályos szilícium és polikristályos szilícium napelemekre is alkalmazták. Az eredmények azt mutatták, hogy a rendszer képes észlelni a szilícium alapú napelemek hibáit 0 és 1300 watt négyzetméterenkénti besugárzással, ami a teljes sötétségtől a teljes napfényig terjedő fényviszonyoknak felel meg.
A kutatók most olyan szoftveren dolgoznak, amely segít csökkenteni a digitális zajt a képminőség további javítása érdekében, hogy a detektor pontosabban gyűjthesse a képváltozásokat. Azt is szeretnék látni, hogy a mesterséges intelligencia alkalmazható-e a megszerzett képekre a hibatípusok automatikus azonosítására és az ellenőrzési folyamat további egyszerűsítésére.
Hivatkozás: Sheng Wu, Yijun Zhang, Yunsheng Qian, Yizheng Lang, Minjie Yang és Mohan Sun „Hibaérzékelő rendszer egész napos besugárzás alatt álló szilikon napelemekhez”, 27. szeptember 2021., Alkalmazott optika.
DOI: 10.1364/AO.435456
