近紅外相機在光伏模塊檢測中洞察秋毫

 Allied Vision為光伏(PV)模塊檢查系統(tǒng)提供在量子效率和靈敏度方面表現(xiàn)優(yōu)異的近紅外(NIR)相機。這類產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于市場上的各類檢查系統(tǒng)中，以便能在弱紅外光環(huán)境下，對太陽能面板進行缺陷檢測和質(zhì)量檢查。

項目簡介

太陽能是清潔能源，其在替代傳統(tǒng)能源方面頗具吸引力。人們不斷要求光伏模塊降低價格、并提高太陽能轉(zhuǎn)換效率。

太陽能電池是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的基礎(chǔ)組件，普遍由晶體硅制成。在晶體硅設(shè)備中，微裂紋產(chǎn)生的電池破損、電池上的惡化和分流區(qū)域，將會導(dǎo)致重大問題，并顯著影響模塊的性能。這些結(jié)構(gòu)性缺陷，可能源于硅處理中遇到的挑戰(zhàn)、晶格的質(zhì)量或其他外部影響。為了解決這些問題，一批基于相機探測系統(tǒng)的光放射

診斷和質(zhì)量控制工具，近年來正在迅速發(fā)展。

Allied Vision公司在韓國的合作伙伴DISSEM公司，基于電致發(fā)光原理，為太陽能電池檢查系統(tǒng)供應(yīng)商開發(fā)出了一套工作于近紅外光譜范圍的高效成像系統(tǒng)。

對于很多缺陷，使用傳統(tǒng)的成像系統(tǒng)是檢測不到的。解決這類可能影響模塊性能問題的一種方法是：采用名為電致發(fā)光成像(EL)的測量方法。

EL成像是檢查晶體和薄膜太陽能模塊的強力質(zhì)量評估工具。該方法的具體方式是對太陽能模塊施加直接電流，并通過紅外敏感的相機來測量光電效應(yīng)。經(jīng)過適當(dāng)調(diào)校和配置，該系統(tǒng)能夠在非常短的時間內(nèi)，準(zhǔn)確檢測各種缺陷和老化情況。電池在施加給定的電流時產(chǎn)生的發(fā)光量，也可以用于測量該太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。

圖1：利用紅外相機檢測光伏模塊上的缺陷。

光伏模塊缺陷檢測的困難

在檢測光伏模塊缺陷的過程中，面臨的主要挑戰(zhàn)有以下兩點：

(1)、由于光伏效應(yīng)的電致發(fā)光量非常微弱，需要使用極其靈敏的相機。

(2)、需要一套優(yōu)秀的軟件，用于研究電池的暗色缺陷、均勻性和整體效率。

一套電致發(fā)光系統(tǒng)，在箱體內(nèi)組裝多個相機以免受環(huán)境光影響。將太陽能電池放入該箱體，系統(tǒng)連接到恒定的電源。相機在電池通電的時候捕獲圖像。借助可靠檢測軟件的協(xié)助，隨后對圖像進行分析，檢查電池的暗色缺陷、均勻性和整體效率。根據(jù)缺陷的嚴(yán)重程度，判斷電池為合格或不合格。

光伏模塊檢測的過程充滿挑戰(zhàn)，需要在特定的950~1250nm波長范圍內(nèi)，能夠拍攝清晰圖像的相機。由于光伏效應(yīng)的電致發(fā)光量非常微弱，需要使用極其靈敏的相機。相機必須能夠在單次拍攝中精確呈現(xiàn)整個面板，且具有足夠的分辨率，以便輕松檢測損壞的觸點、不同的光強度、微裂紋，以及通過視覺檢查不能發(fā)現(xiàn)的電子激發(fā)的光子均勻性。

圖2：光伏模塊在線檢測。

Allied Vision提供的解決方案

Allied Vision公司能在所需要的波長范圍內(nèi)，提供具有高靈敏度的高品質(zhì)相機，同時軟件易于使用，兼容性好，可快速配置。此外在產(chǎn)品價格方面也具有一定優(yōu)勢。

Manta G-145B近紅外相機，專為在近紅外光譜區(qū)域提供優(yōu)秀響應(yīng)而設(shè)計，其可在900nm波長處提供20%~30% 的量子效率(QE)。配備電荷耦合器件(CCD)成像傳感器，Manta G-145B 近紅外相機是工業(yè)太陽能電池質(zhì)量控制流程的理想之選。二維陣列傳感器CCD，因其具備高量子效率、低讀取噪音和低于秒級的讀幀速度，成為大批量檢測工業(yè)光伏電池和大型面板的極佳工具。

客戶評價Manta G-145B靈敏度高，可充分利用從太陽能模塊誘發(fā)的電致發(fā)光，從而使用近紅外光譜的微弱發(fā)光，在層壓處理前后檢測分流區(qū)域、晶體缺陷和破損的指型電極。相比規(guī)格類似的其他CCD相機，Manta相機的價格優(yōu)勢也是客戶選擇的一個重要因素。最后，Allied Vision提供的VIMBA軟件開發(fā)包(SDK)直觀易用，使得整個搭建過程便捷高效。

小結(jié)

客戶對Allied Vision的Manta G-145B NIR相機給出了積極的正面反饋，它將幫助我們的合作伙伴為其客戶提供低成本、高品質(zhì)產(chǎn)品和服務(wù)。

“我們很高興和Allied Vision的高效團隊合作。在功能性、價格和客戶售后服務(wù)方面，Allied Vision提供的產(chǎn)品和服務(wù)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了我們地預(yù)期。”在談及與Allied Vision的伙伴關(guān)系時，DISSEM公司經(jīng)理Yang Hyuk Jun先生這樣說。

對于需求特殊的光伏檢查應(yīng)用，Allied Vision的Goldeye相機系列還能提供更為先進的解決方案。Goldeye是一款短波紅外相機，最高靈敏度位于900~1700nm之間，是檢測比Manta NIR相機工作波長更長的、電致發(fā)光輻射更弱的輻射的理想解決方案。