Företag och regeringar har regelbundet investerat i solkraftsanläggningar och förlorat pengar när väderförstöring oväntat minskar panelens livslängd.

Eftersom el som genereras från solenergi i allt högre grad matchar fossila bränslen i pris, företag pressas att hålla panelerna levande förbi sin garanti och sträcka ut de miljarder dollar som betalats i förväg för deras konstruktion.

Att diagnostisera förstörda solpaneler med hjälp av ett verktyg som fungerar som ett elektrokardiogram skulle bidra till lägre elräkningar på ren energi samt minska tillverkningskostnaderna.

"Vi måste titta på hjärtslagen i en solfarm för att förstå dess sjukdomar, " sa Xingshu Sun, en ny doktorsexamen vid Purdue Universitys School of Electrical and Computer Engineering.

En solgårds "hjärtslag" är data om hur väl den genererar el. Purdue-forskare skapade en algoritm med hjälp av fysiken för panelnedbrytning som kan analysera solfarmsdata från var som helst, i huvudsak som en bärbar EKG för solfarmar.

Algoritmen är i ett experimentellt skede, men redan nedladdningsbar för andra forskare att använda via en National Science Foundation-finansierad plattform som heter Digital Environment for Enabling Data-driven Science (DEEDS) på https://datacenterhub.org/resources/14754.

"Det är skillnaden mellan det dagliga livet och läkarkontoret. Tidigare har anläggningar kontrollerade just en solgårds hjärtslag i en kontrollerad miljö, som med en EKG på ett sjukhuslaboratorium, sade Muhammad Ashraful Alam, Purdues Jai N. Gupta professor i elektro- och datateknik. "Men en solfarmare genererar alltid nya fältdata för oss att samla in och analysera, så vi måste ta med EKG till fältet. Detta informationsdrivna tillvägagångssätt är transformerande, eftersom tillvägagångssättet skulle möjliggöra kontinuerlig övervakning och beslutsfattande. Vårt är ett första steg i den riktningen."

Realtidsdiagnostik skulle i slutändan informera bättre paneldesigner - den kostnadsbesparande "behandlingen" som kan förlänga livslängden och fortsätta att minska elräkningarna.

"Om du tittar på solcellsmoduler på marknaden, deras design skiljer sig knappast åt oavsett var de befinner sig i världen, precis som hur iPhones som säljs i USA och Kina är nästan identiska, " sa Sun. "Men solcellsmoduler borde utformas annorlunda, eftersom de försämras olika i olika miljöer."

Nedbrytning i fuktiga miljöer, till exempel, kommer i form av korrosion, men höga höjder utan luftfuktighet orsakar nedbrytning genom den ökade koncentrationen av UV-ljus. Precis som med mänskliga sjukdomar, symtom på korrosion eller solbehandlat kisel tenderar att inte dyka upp på en solpanel förrän många år efter att nedbrytningen startade.

Utan att veta när försämring sker, företag tenderar att kompensera för olika väderförhållanden genom att under- eller överdesigna solpaneler, driva upp tillverkningskostnaderna.

Purdue-forskare använde offentliga solpanelsdata från National Renewable Energy Laboratory för att sammanställa parametrar för hur väl panelerna genererar el, såsom resistans och spänning. När den matas in i algoritmen, en kurva genererar för att visa effekten av en solcell. Publicerade resultat visas i tidskriften Framsteg inom solceller .

Nästa steg är att förbättra algoritmen över tiden. Alams labb har samarbetat med andra Purdue-forskarteam för att utveckla DEEDS till en plattform för att bevara och dela data, beräkningsverktyg och vetenskapliga arbetsflöden från solpanelanläggningar såväl som från en rad källor för andra områden, inklusive kemi, näringsvetenskap och miljövetenskap.

I längden, forskarna hoppas att algoritmen skulle kunna visa hur mycket energi en solgård producerar på 30 år genom att titta på sambandet mellan väderprognosdata och projicering av elektriska kretsparametrar. Att integrera algoritmen med andra fysikbaserade modeller kan så småningom förutsäga livslängden för en solfarm.