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红外热像仪检测太阳能电池综合缺陷 仪器设备：NEC H2640 一、背景应用 石油、天然气、煤炭等矿产资源随着社会经济的发展变得越来越稀缺。与此同时产生的 粉尘、CO2、SO2 对环境、大气造成严重的破坏。因而寻找新的洁净能源改善现有能源架构 就非常重要和紧迫了。 图1 调查研究表明，地球上每年蕴含的太阳能、地热能、风能、潮汐能、水能分别如下图所 示。人类都已经开始开发应用。 图2 从蕴能的角度看，太阳能无异是最丰富，最易开发利用的资源。太阳能热水器已经广泛 的应用到地球回归线以内的广大地区，而太阳能发电也正蓬勃的发展起来，有利于解决地球 能源不足和温室效应的问题。但是太阳能发电也存在转换效率低，生产成本高，生产工艺复 杂等诸多因素困扰。今天我们就是要针对太阳能电池片和组件综合缺陷检测给出红外检测方 案。 二、太阳能电池系统生产及检测 太阳能电池生产过程如下图所示，在组装环节，我们使用电池片PV Cell 焊接、层压成 为组件Modules。 图3 在出厂前需要进行电池组件缺陷进行测试，现在主要使用的方法有1、电池板电性能测 试；2、EL 隐裂可视化检测；3、层压后红外检测。我们主要介绍红外检测电池板综合缺陷。 当太阳能电池板通反向电流时，电池板会发热，电池板缺陷部分阻抗比较大，所以发热量也 大，我们就是通过红外热像仪观察电池板的热区和冷区来。通常情况下正常区域面积较大， 过热区域是太阳能电池板的缺陷所在，过冷区域是太阳能电池板的短路区域。因而过热和过 冷都是有问题的。 三、案例应用 下面以太阳能电池组件综合缺陷红外热成像检测为例进行说明，检测在暗房内进行，以避免太阳光的干扰。首先选择有电性能缺陷的单片电池片做实验，单片电池片表面为硅材料，没有层压玻璃薄膜。使用恒流电流源对电池片接通反向1A 电流，电池片逐渐升温，其中缺陷部位升温较快，当电池片的整体温度达到40℃时，缺陷部位的温度已经达到60℃左右。如图4 所示，电池片右上方区域存在过热区域。 图4 在对几组电池片完成实验后我们将恒流电流源反向接通到太阳能电池组件上，电流大小 9A。从红外热像仪观察，组件升温缓慢，但是仍然出现了热区和冷区，出现缺陷的位置与 客户划定的缺陷区域吻合。 下图5 是组件的检测。电池组件存在过热和过冷区域，该电池 存在缺陷并有部分短路。 图 5 实验设备： 1、日本NEC 公司H2640 红外热像仪 主要技术参数： 640*480 像素 0.03℃温度分辨率 0.6mrad 空间分辨率 某光伏制造商缺陷电池片和电池组件 四、结论 1、太阳能电池片、电池组件在电性能不达标的情况下，可以使用红外热像仪检测其缺 陷区域。具体缺陷内容需要另外方法判别。 2、长波红外热像仪适用于电池片检测，也可用于组件检测，但是效果不会很理想，因 为薄膜和玻璃对红外的吸收比较强。后续考虑使用短波红外进行电池组件检测。