红外热像仪检测太阳能电池综合缺陷

红外热像仪案例 ETG－SH020001

项目单位：索朗太阳能
地址：上海桂桥路 1201 号
部门：研发部
仪器设备：NEC TH9260
时间：2008-11-15

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，太阳能无异是丰富，长期开发利用的资源。

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。

案例应用

2008年11月22日我公司和上海索朗太阳能技术有限公司联合进行 太阳能电池组件综合缺陷红外热成像检测实验。我们选择在暗房内完成实验，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TH9260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

2、索朗太阳能公司缺陷电池片和电池组件

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。