Forskare har utvecklat och demonstrerat ett nytt system som kan upptäcka defekter i kiselsolpaneler i fullt och delvis solljus under alla väderförhållanden. Eftersom nuvarande metoder för att upptäcka defekter inte kan användas i dagsljus, det nya systemet kan göra det mycket enklare att hålla solpanelerna i funktion optimalt.

Silikon solpaneler, som utgör cirka 90 procent av världens solpaneler, har ofta defekter som uppstår under deras tillverkning, hantering eller installation. Dessa defekter kan kraftigt sänka solpanelernas effektivitet, så det är viktigt att de upptäcks snabbt och enkelt.

I tidskriften Optica Publishing Group Tillämpad optik , forskare från Nanjing University of Science and Technology i Kina beskriver hur en unik kombination av ny hårdvara och mjukvara gör att defekter i solpaneler kan avbildas tydligt och analyseras även i starkt ljus.

"Dagens defektdetekteringssystem kan endast användas för att hitta defekter på natten eller på solpanelsmoduler som har tagits bort och flyttats in i eller till en skuggad miljö, "sa Yunsheng Qian, som ledde forskargruppen. "Vi hoppas att detta system kan användas för att hjälpa inspektörer vid solcellsanläggningar att hitta fel och identifiera dem snabbare, så att dessa system kan producera el på sina maximala nivåer."

Att se genom ljuset

I det nya arbetet, forskarna skapade ett allvädersbildsystem som fungerar i alla ljusförhållanden. För att göra defekter synliga, de utvecklade mjukvara som applicerar en modulerad elektrisk ström till en solpanel, vilket gör att det avger ljus som släcks och tänds mycket snabbt. En InGaAs-detektor med en mycket hög bildhastighet används för att ta en sekvens av bilder av solpanelerna när den elektriska strömmen appliceras. Forskarna har också lagt till ett filter som begränsar de upptäckta våglängderna till dem runt 1150 nm för att ta bort en del av strålande solljus från bilderna.

"Den mycket snabba bildhastigheten gör att fler bilder kan samlas in så att ett större antal förändringar mellan bilderna kan urskiljas, " sa Sheng Wu, tidningens första författare. "Nyckelutvecklingen var en ny algoritm som särskiljer de modulerade och omodulerade delarna av bildsekvensen och sedan förstorar denna skillnad. Detta gör att defekterna i solpanelen kan avbildas tydligt under hög irradians."

För att testa systemet, forskarna tillämpade det på både monokristallint kisel och polykristallint kisel solpaneler. Resultaten visade att systemet kan upptäcka defekter på kiselbaserade solpaneler med irradianser från 0 till 1300 watt per kvadratmeter, vilket motsvarar ljusförhållanden som sträcker sig från totalt mörker till fullt solljus.

Forskarna arbetar nu med programvara för att minska digitalt brus för att ytterligare förbättra bildkvaliteten, så att detektorn kan samla in bildförändringar mer exakt. De vill också se om artificiell intelligens kan tillämpas på de förvärvade bilderna för att automatiskt identifiera typer av defekter och ytterligare effektivisera inspektionsprocessen.