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短波紅外在太陽能電池板檢測中的應用

太陽能電池板(Solar panel)是通過吸收太陽光,將太陽輻射能通過光電效應或者光化學效應直接或間接轉換成電能的裝置,大部分太陽能電池板的主要材料為“”,相對于普通電池和可循環充電電池來說,太陽能電池屬于更節能環保的綠色產品。

太陽能電池板一般由以下部分組成,如下圖所示:

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    電致發光(ELElectroluminescence)又稱電場發光,是通過加在兩電極的電壓產生電場,被電場激發的電子碰擊發光中心,而引致電子在能級間的躍遷、變化、復合導致發光的一種物理現象。通過電致發光現象,可以清晰、直觀的檢測光伏太陽能電池板的光電轉換效率。但是由于晶體硅的發光信號強度遠遠弱于太陽光,通常對太陽能電池板的檢測在室內或黃昏到黎明的時間段進行。下圖為不同波段下的光強度:

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    由上圖可知,在1125-1175nm波段太陽光對電致發光影響最小?,F階段,已經有成熟的系統解決方案應用于太陽能電池板檢測,利用于無人機機載系統,搭載短波紅外相機獲取EL圖像,成像波段在900-1700nm(量子效率>80%@1150nm)。在單次高輻照度條件下,該系統能夠捕捉到足夠清晰的EL圖像和背景圖像,并對兩種圖像配對,通過軟件算法,分析光伏組件的光電轉換效率。

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                                                                                         無人機搭載短波紅外相機檢測太陽能電池板

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   其中,a)是在室內低照度、靜止拍攝的圖像;

                   b)為室外光照下、靜止拍攝,通過AC+DC調制;

             c)為室外光照下、運動拍攝,通過DC調制;

             d)為室外光照下、運動拍攝,通過AC+DC調制;

    雖然,運動模式下的圖像質量比靜止模式下的圖像質量差,室外環境下的圖像質量比室內環境下的質量差,但是隨著對算法的進一步優化,無人機在白天對太陽能發電廠的光伏組件實時監測也會慢慢實現,讓我們拭目以待。

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