通過快速非侵入式早期缺陷檢測優化太陽能電池組件性能和壽命
為了實現可持續和可靠的太陽能發電，延長光伏 (PV) 模塊的使用壽命并降低成本在商業上至關重要。光伏模塊產生的每單位能量成本受安裝現場的平均太陽輻照度、模塊的使用壽命及其購買價格的影響。此外，光伏模塊在生產、安裝后和運行階段的質量控制不完善也會產生大量成本。

在生產過程中，一些有缺陷的光伏模塊可能未被發現并被部署，導致運行過程中的性能下降和安全隱患。檢測有缺陷的太陽能模塊的傳統方法，例如在陽光下進行單個或串級電流-電壓 (I-V) 曲線測量，既費時又費力，需要將每個串或模塊單獨連接到測量設備。

在大批量生產中，需要一種方法，能夠在不中斷電路的情況下快速、非侵入式、大規模地檢查光伏模塊。識別主要問題（如分層）至關重要，分層是指模塊內各層的分離會產生氣隙，從而降低熱穩定性和機械穩定性，導致進一步退化和潛在故障。粘合損失是指不同層之間的粘合變弱或失效，這會損害結構完整性和承受環境壓力的能力。濕氣侵入會導致電氣元件腐蝕、短路和絕緣電阻降低，嚴重影響模塊的性能。

電池不匹配是指模塊內的各個電池由于制造質量或損壞而無法均勻地工作，這會隨著時間的推移降低效率。太陽能電池中的裂紋（無論是微裂紋還是實質性裂縫）必須隨著時間推移而擴展，從而導致嚴重的性能損失甚至整個模塊故障，因此必須檢測到。

檢測有缺陷的旁路二極管或內部短路至關重要，因為這些問題會嚴重影響模塊的性能和壽命。旁路二極管可保護太陽能電池免受部分遮光造成的損壞，但如果有缺陷，則會導致過熱、熱點和潛在的火災隱患。內部短路會擾亂電流，降低模塊效率并可能導致進一步的電氣故障。盡早發現這些缺陷有助于保持最佳能量輸出，防止安全風險，并延長太陽能模塊的整體使用壽命。

隨著價格壓力和責任風險的增加，有效、快速的質量檢查流程對于光伏模塊生產和運行過程中的質量保證變得更加重要。



穩定照明紅外熱成像技術用于光伏組件缺陷檢測
每個瑕疵、缺陷或異常都有熱指紋，因此可以用紅外 (IR) 熱像儀識別和可視化它們。因此，紅外熱像儀用于在各個階段監控和保證光伏組件和其他系統組件的質量，包括最終生產檢查、組件組裝和調試以及定期現場維護。帶有非制冷長波紅外熱像儀的熱成像攝像機是光伏組件無損檢測的理想選擇。它能夠快速定位缺陷，具有多種應用可能性。根據測量任務選擇合適的鏡頭（廣角、遠攝、微距）至關重要。80 x 80 像素的探測器分辨率就足夠了，但對于較大的區域和詳細的調查，建議使用更高的分辨率。熱靈敏度應至少為 100 mK。

有意義的穩態紅外測量，紅外圖像，只有在模塊級輻射強度至少為 700 W/m2 時才有可能。否則，紅外圖像對比度太低。此外，避免氣流穿過太陽能模塊表面也至關重要，因為它會引起對流冷卻并降低熱梯度。

在紅外檢查期間，模塊在不同的操作狀態下進行檢查：開路、短路和負載。每種狀態都可以揭示不同類型的缺陷。例如，在開路中預計溫度分布均勻，而在短路或負載下可能會出現局部熱點，這表明存在諸如電池不匹配、旁路二極管有缺陷或內部短路等問題。

測量模塊前玻璃的實際溫度，該溫度應與現場測量的電池溫度相對應。比較模塊背面的紅外圖像有助于驗證溫度分布的一致性。對于帶有非制冷探測器的紅外熱像儀，可以將發射系數設置為 0.85–0.90，適用于所有非金屬，包括玻璃。入射角對于紅外測量至關重要，最佳紅外圖像垂直于物體。當偏離模塊法線超過 30° 時，與角度相關的測量誤差會變得明顯。必須考慮并避免多重反射，因為玻璃反射是鏡面反射，可以在熱圖像中清晰地顯示周圍物體，從而可能導致誤解和測量誤差。

紅外圖像通常顯示異常區域的溫度高于相鄰區域，因為缺陷會將太陽能以熱量的形式耗散，而不是將其轉換為電流。更嚴重的缺陷會表現出更高的溫差，許多制造商認為溫差大于 20 度是模塊有缺陷的證據。溫差較小的熱異常，尤其是小于 10 度的熱異常，可能不需要立即引起注意，但通常表明太陽能電池正在持續退化。紅外圖像顯示光伏模塊中的熱點，可能表明由于污染或電池裂紋引發局部加熱而導致部分遮光。因此，正確解讀紅外圖像并單獨識別假定的原因至關重要。

輻射紅外熱像儀和高靈敏度可準確檢測太陽能電池組件的異常情況
每種類型的異常，例如熱點、電池不匹配和旁路二極管故障，都有熱特征，可以使用紅外熱像儀檢測到。為了準確量化這些溫差，評估異常的嚴重程度，并確定處理優先級，強烈建議使用輻射紅外熱像儀。只有輻射紅外熱像儀才能在每個像素處捕獲和存儲精確的熱數據，從而準確識別和量化溫度異常。

例如，可以根據與相鄰區域相比的溫差將單電池熱點分為不同的優先級。溫度異常比周圍環境高出不到 10°C 的電池可能被視為低優先級，而溫差為 20°C 或更高則表示需要立即關注的高優先級問題。這種溫度變化可能預示著潛在的問題，例如內部短路、開裂或分層，如果不加以解決，會導致嚴重的能量損失和潛在的安全隱患。

溫度測量對于區分類似異常的嚴重程度也至關重要。例如，根據觀察到的溫度升高，接線盒中的熱點或串異常可分為低優先級、中優先級或高優先級。這種分類有助于確定維護工作的優先順序，確保及時解決最關鍵的問題，以保持太陽能系統的效率和安全性。

準確的溫度測量和較低的 NETD 有助于盡早發現隨時間推移而逐漸發生的退化過程。溫差較小的熱異常雖然不會立即引起警報，但表明情況正在持續惡化，并且可能會隨著時間的推移而惡化。定期監測可以及時干預，防止小問題升級為重大故障，并確保光伏模塊的長期可靠性和性能。