一种对光伏组件的快速检测方法
【专利摘要】本发明提供一种对光伏组件的快速检测方法，其包括以下步骤：1)将外部电源从单个光伏组件或光伏组件阵列的电流输入端接入电流；2)按光伏组件或光伏组件阵列的对应规格及线路布局算出应输入的电压和电流大小，导入后使其发热；3)通过红外热像仪获取光伏组件的红外电磁波图像；4)根据输出的红外电磁波图像中温度差异及区域分布状况来判定光伏组件的组件状况。本测试方法可实现对大规模光伏电站的光伏组件在夜间的直接测试，无需拆装光伏组件，使得电站投产后对测试组件无损害，虽在输出图像的分辨率上较传统方法有所降低，但极大缩短了单块光伏组件的检测时间，从而大幅提高了检测的效率。
【专利说明】一种对光伏组件的快速检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳电池组件测试【技术领域】，具体涉及一种对光伏组件的快速检测方法，以对光伏组件的裂片、碎片、短接等异常状况进行快速检测。
【背景技术】
[0002]太阳能光伏组件在完成各类测试后，大部分均要求进行外观检查，主要是为了检验光伏组件是否存在以下几大缺陷:
[0003]1、破碎、开裂、弯曲、不规整或损伤的外表面；
[0004]2、组件有效工作区域的任何薄膜层有超过一个电池面积10%以上的空隙、看得见的腐蚀；
[0005]3、在组件的边缘和任何一部分电路之间形成连续的气泡或剥层；
[0006]4、丧失机械完整性，导致组件的安装和/或操作受到影响。
[0007]目前国内在太阳电池隐裂及碎片的测试均采用电致发光的原理，在实验室遮光条件下对单块组件施加对应之电压及电流，由于晶体硅少子的扩散长度远远大于势垒宽度，因此电子和空穴通过势垒区时因复合而消失的几率很小，继续向扩散区扩散。在正向偏置电压下，p-n结势垒区和扩散区注入了少数载流子，这些非平衡少数载流子不断与多数载流子复合而发光，这就是太阳电池电致发光的基本原理。发光成像有效地利用了太阳电池间带中激发电子载流子的辐射复合效应。在太阳能电池两端加入正向偏压，其发出的光子可以被灵敏的CCD相机获得，即得到太阳电池的辐射复合分布图像。但是电致发光强度非常低，而且波长在近红外区域，要求相机必须在900-1100nm具有很高的灵敏度和非常小的噪声。
[0008]基于电致发光原理的检测方法所输出的图像清晰，但需要拆卸单块组件在实验室遮光条件下进行测试，即便有现场测试的设备也需要在测试地点搭建暗室，并仍需拆卸组件后进行测试，过程极易对造成组件损坏。故现有测试方法无法对已投产之大型电站的光伏组件进行评估。现有检测方法具有以下缺陷:成相原理上采用电致发光原理，电致发光成像由于所选择波段的原因(波长范围一般在900-1100nm)，受外界光影响较大，需要较好的暗室，若有漏光将极大影响成相质量，其次，同时，需要将光伏组件拆卸下来才能检测，操作工序繁琐，每块光伏组件检测时间约为2-3分钟，耗时较长，拆装过程容易损坏组件及线缆接头。
[0009]因此，有提供一种检测效率高、对光伏组件破坏小、能适应对大规模光伏组件进行检测的方法实为必要。
【发明内容】
[0010]本发明的目的在于提出一种对光伏组件的快速检测方法，其采用红外热像仪对单块或多块的光伏组件或光伏组件阵列进行区域温度差异检测，通过对其输出的红外电磁波图像上的温度分布状况进行初判，以快速检测出光伏组件的裂片、碎片、短接等异常现象，快速地判断出各块光伏组件的良率。
[0011]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0012]本发明提供的一种对光伏组件的免拆检测方法，其包括以下步骤:
[0013]I)将外部电源从单个光伏组件或光伏组件阵列的电流输入端接入电流；
[0014]2)按光伏组件或光伏组件阵列的对应规格及线路布局算出应输入的电压和电流大小，导入后使其发热；
[0015]3)通过红外热像仪获取各光伏组件的高分辨率红外电磁波图像；
[0016]4)根据输出的红外电磁波图像中温度差异及区域分布状况来判定光伏组件的组件状况。
[0017]优选地，所述光伏组件的待输入电压=单块组件标准开路电压X串联组件数XK，所述K为1.0-1.5，优选K为1.15。外部电源的可负载功率大于被测组串的总功率。
[0018]优选地，所述实际输入电压为待输入电压的0_20%。所述红外热像仪采集6.9μπι-11.6μπι范围的红外电磁波图像。
[0019]优选地，在步骤2)中，通电时间为10秒-5分钟。短暂的通电时间，使得光伏组件通电发热，可快速判断出碎裂或短路位置。
[0020]优选地，在步骤I)中，所述电流输入端为汇流箱或逆变箱。所述红外热像仪的图像分辨率不小于640*480，若低于该分辨率将丢失问题区域细节，仅能确认区域位置，温度分辨率不小于0.03。所述光伏组件为太阳能电池。
[0021]与现有技术相比，本发明一种对光伏组件的快速检测方法，无需对光伏组件拆卸，在户外环境下，即可对目标检测对象(光伏组件、阵列、组串)进行通电，通过红外热像仪对其进行发热状况检测，根据采集的红外电磁波图像判断出光伏组件的温度分布状况，若局部出现温度过高或过低的现象(较整体温度偏差在0.5摄氏度或以上)，则表明该区域光伏组件有缺陷，如产生碎裂或短路等现象。本发明的判断方法，采用温度差的成像原理，所使用的为温度差异，即便在弱光条件下仍能完成测试，可实现对大规模光伏电站的光伏组件在夜间直接进行测试，无需拆装光伏组件，使得电站投产后对测试组件无损害，虽在输出图像的分辨率上有所降低，但大大缩短了单块光伏组件的检测时间，平均每分钟可检测20块光伏组件，从而提高了检测的效率，本发明的检测方法的使用时间仅为传统方法的4-5%，是现有单块检测效率的数十倍，且能在保证图像质量的情况下提供更多的异常细节，如碎片、隐裂、二极管导通或局部断路等异常现象。另外，能同时对多块串联的光伏组件进行同时检测，也免去了对光伏组件的大规模拆卸、安装和搬运的繁琐工序，也免除了拆装工序对光伏组件造成的破坏。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是采用现有传统检测方法对光伏组件检测而输出的图像；
[0023]图2是采用本发明实施例一检测方法对光伏组件检测所输出的图像；
[0024]图3是采用本发明实施例一检测方法对光伏组件检测输出的红外电磁波图像效果图；
[0025]图4是采用本发明检测方法对光伏组件检测输出的红外电磁波图像示意图；
[0026]图5是采用本发明实施例二检测方法对光伏组件检测输出的红外电磁波图像效果图(光伏组件局部短路异常)；
[0027]图6是采用本发明实施例二检测方法对光伏组件检测输出的红外电磁波图像示意图。
【具体实施方式】
[0028]下面将结合附图和具体的实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。
[0029]为了实现对光伏组件，特别是太阳能电池板的免拆检测，本发明一种对光伏组件的免拆检测方法，包括以下步骤:
[0030]I)将外部电源从单个光伏组件或光伏组件阵列的电流输入端接入电流；
[0031]2)按光伏组件或光伏组件阵列的对应规格及线路布局算出应输入的电压和电流大小，导入后使其发热；
[0032]3)通过红外热像仪获取各光伏组件的高分辨率红外电磁波图像；
[0033]4)根据输出的红外电磁波图像中温度差异及区域分布状况来判定光伏组件的组件状况。
[0034]参照图2所示，首先，可将多块光伏组件I相互串联，将一台直流稳压电源2从太阳能电池板的汇流箱3的直流端汇入，将电源正极接入光伏组件的正极，将电源负极接入其负极，完成电源的导入；然后，由于各块太阳能电池板的尺寸和电阻等电性参数各不相同，计算出光伏组件I所需的电压和电流大小，按照设定的需求充电加热光伏组件，避免温度过高烧坏太阳能电池板，所述光伏组件的待输入电压=单块组件标准开路电压X串联组件数XK，所述K为1.0-1.5，优选K为1.15，并控制光伏组件的外部电源的可负载功率大于被测组串的总功率，并且，控制对光伏组件的通电时间为10秒-5分钟，通电使其发热以检测；然后，通电发热的光伏组件分别接入红外热像仪4，输出红外电磁波图像。所述汇流箱3亦可以用逆变器替代。
[0035]参照图3-4所示，红外电磁波图像中，过亮或过暗的区域101为光伏组件的坏区，则表明光伏组件的局部区域出现温度过高或过低的现象，即光伏组件为有缺陷的次品，如光伏产品发生碎裂等现象，且可初步确定光伏组件的缺陷区域的位置，从而，根据输出的红外电磁波图像中温度分布状况来判定光伏组件的良率，如发现有坏区的光伏组件，则可判定为异常组件。
[0036]其中，所述实际输入电压为待输入电压的0_20%。所述红外热像仪采集6.9 μ m-11.6 μ m范围的红外电磁波图像，与现有的检测采集区间不同，采集范围更宽对环境要求更低，受外界影响更少，便于高速了解整块光伏组件的状况。所述电流输入端为汇流箱或逆变箱。所述红外热像仪的图像分辨率不应小于640*480，温度分辨率不小于0.03。
[0037]在户外环境下，无需拆开光伏组件，即短暂地对多块串联的光伏组件进行通电，通电使得光伏组件发热，有缺陷的光伏组件，通电后，会呈现发热不均的现象，参照图3所示，碎裂区域呈暗色，表明温度较低；过亮区域表明温度较高，通过红外热像仪所输出的红外电磁波图像，很快地挑选出有缺陷的光伏组件，及时在现场替换。参照图5-6所示，在蓝色区域A，比周围区域温度低；在红色圆圈区域B，出现焊带短路现象，使其温度比其他区域温度偏闻。
[0038]采用本免拆检测方法，单人可在I分钟内从20-25块组件中找出异常组件，传统的现场测试单块组件需3-5分钟，本发明的免拆检测方法，在对单组串多块光伏组件测试时，免去了插接组件连接电缆的繁琐工序，也不必拆开光伏组件，使用时间仅为传统方法的4-5%，且能在保证图像质量的情况下提供更多的异常细节，使得检测者可迅速判断光伏组件是否出现异常状况。
[0039]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种对光伏组件的快速检测方法，其特征在于包括以下步骤: 1)将外部电源从单个光伏组件或光伏组件阵列的电流输入端接入电流； 2)按光伏组件或光伏组件阵列的对应规格及线路布局算出应输入的电压和电流大小，导入后使其发热； 3)通过红外热像仪获取各光伏组件的红外电磁波图像； 4)根据输出的红外电磁波图像中温度差异及区域分布状况来判定光伏组件的组件状况。
2.根据权利要求1所述的对光伏组件的快速检测方法，其特征在于:所述光伏组件的待输入电压=单块组件标准开路电压X串联组件数XK，所述K为1.0-1.5。
3.根据权利要求2所述的对光伏组件的快速检测方法法，其特征在于:所述K为1.15。
4.根据权利要求3所述的对光伏组件的快速检测方法，其特征在于:所述实际输入电压为待输入电压的O?20%。
5.根据权利要求1所述的对光伏组件的快速检测方法，其特征在于:所述红外热像仪采集6.9μπι-11.6μπι范围的红外电磁波图像。
6.根据权利要求1所述的对光伏组件的快速检测方法，其特征在于:在步骤2)中，通电时间为10秒-5分钟。
7.根据权利要求1所述的对光伏组件的快速检测方法，其特征在于:在步骤I)中，所述电流输入端为汇流箱或逆变器的接入端。
8.根据权利要求1所述的对光伏组件的快速检测方法，其特征在于:外部电源的可负载功率应大于被测光伏组件阵列的总功率。
9.根据权利要求1所述的对光伏组件的快速检测方法，其特征在于:所述红外热像仪的温度分辨率不小于0.03。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的对光伏组件的快速检测方法，其特征在于:所述光伏组件为太阳能电池及对应光伏阵列。
【文档编号】H02S50/10GK104320077SQ201410514219
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年9月29日 优先权日:2014年9月29日
【发明者】胡振球, 戴穗, 曾飞 申请人:广东产品质量监督检验研究院