CN106411261B - 一种基于el图像分析太阳电池片局部电压的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于EL图像分析太阳电池片局部电压的方法，具体为在标准晶体硅太阳电池上施加一个较低的外加电压，得到该电压下标准太阳电池的电致发光图像，测量所述标准太阳电池的局部电致发光强度，计算得到校准系数；再在太阳电池片上施加更大的外加电压，得到该太阳电池的电致发光图像，测量局部电致发光强度，通过局部电致发光强度和校准系数，得到所述太阳电池的局部电压。本发明方法通过EL图像分析电池片局部性能可以降低热斑发生的风险，从而提高组件的可靠性。

Description

一种基于EL图像分析太阳电池片局部电压的方法
技术领域
本发明涉及一种基于EL图像分析电池片局部电压的方法，属于光伏组件技术领域。
背景技术
随着这几年国内太阳能光伏工业迅速发展，然后，随着光伏系统安装容量的快速增长，光伏系统的运行安全性和可靠性问题逐渐显露。由于电池片本身或者人为因素产生缺陷，可能会使太阳电池输出电流变小，使得其两端处于反向偏置，从而产生局部过热现象，造成光伏组件的永久失效，减少光伏组件的寿命。
然而，太阳电池缺陷如机械载荷引起的电池微裂纹、低纯材料与电池工艺引起的电池黑片、晶体位错引起的点缺陷等，均可能引起非均匀辐照分布情况下光伏组件的局部高温，而具体研究缺陷对电池片的电流电压的影响并未深入研究，因此，提供一种利用EL图像研究电池片的局部电压，对进一步分析缺陷电池片对光伏组件失效机理非常重要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种基于EL图像分析太阳电池片局部电压的方法，实现利用EL图像快速判别缺陷对电池片以及光伏组件的影响，提高光伏组件的可靠性，增加电池片寿命，减少相应的成本。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于EL图像分析太阳电池片局部电压的方法，包括以下步骤：
1)选择标准晶体硅太阳电池片；
2)利用便携式EL测试仪，在标准晶体硅太阳电池片上施加一个0-1V的外加电压U1，得到该标准晶体硅太阳电池片的电致发光图像，测量所述标准晶体硅太阳电池片在该外加电压下的局部电致发光强度ψi1，i为位置索引；
3)计算太阳电池片的校准系数Ci，太阳电池片的局部电压和电致发光强度存在如下关系：
其中，Φi为太阳电池片位置i的电致发光强度；i为位置索引；Ci为位置i的校准系数；Ui为太阳电池片位置i的局部电压，Ut为热电压，
对于在标准晶体硅太阳电池片施加的外加电压为0-1V的情况，假设整片太阳电池片的电压均为U1，即Ui＝U1；
则对于该标准晶体硅太阳电池片，式(1)变为：
根据式(2)计算出校准系数Ci；
4)在上述标准晶体硅太阳电池片上施加大于1V的外加电压U2，得到太阳电池片的电致发光图像，测量太阳电池片在该外加电压下的局部电致发光强度ψi2；
5)根据式(3)以及步骤3)得到的校准系数Ci，计算所述标准晶体硅太阳电池片的局部电压：
前述的对于施加不同外加电压得到的局部电致发光强度，相同的位置索引i在太阳电池片中的位置相同。
前述的步骤2)和步骤4)中，标准晶体硅太阳电池片的电致发光强度是经过灰度变换的电致发光图像中的局部像素点的灰度值。
本发明所达到的有益效果：
(1)利用EL图像可快速分析出缺陷局部的电压，节省时间，结果可靠。
(2)通过EL图像分析电池片局部性能可以降低热斑发生的风险，从而提高组件的可靠性。
附图说明
图1是基于EL图像分析太阳电池片局部电压的方法的流程图；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明的基于EL图像分析太阳电池片局部电压的方法，如图1所示，具体如下：
1)选择标准晶体硅太阳电池片。
2)利用便携式EL测试仪，在标准晶体硅太阳电池片上施加一个较低(0-1V左右)的外加电压U1，得到该标准晶体硅太阳电池片的电致发光图像，测量所述标准晶体硅太阳电池片在该外加电压下的局部电致发光强度ψi1，i为位置索引。局部电致发光强度用仪器测量然后软件处理得到。
3)通过关系式(1)得到太阳电池片的校准系数Ci：
其中，Φi为太阳电池片位置i的电致发光强度；i为位置索引；Ci为位置i的校准系数；Ui为太阳电池片位置i的局部电压，Ut为热电压，同一个电池片在相同温度下数值相等；
由于标准晶体硅太阳电池片施加的外加电压较低，可认为整片太阳电池片的电压均为U1，即Ui＝U1；
则对于该标准晶体硅太阳电池片，式(1)变为：
由此可以计算出校准系数Ci。
4)在同一太阳电池片上施加更大的(大于1V)外加电压U2，得到所述太阳电池片的电致发光图像，测量所述太阳电池片在该外加电压下的局部电致发光强度ψi2；
5)根据式(3)以及步骤3)得到的校准系数Ci，计算所述太阳电池片的局部电压。
其中，Ui为太阳电池片位置i的局部电压。
值得注意的是，在ψi1和ψi2中，相同的i对应的在太阳电池片的位置相同。
步骤2)和步骤4)中，标准晶体硅太阳电池片的电致发光强度是经过灰度变换的电致发光图像中的局部像素点的灰度值。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于EL图像分析太阳电池片局部电压的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)选择标准晶体硅太阳电池片；
2)利用便携式EL测试仪，在标准晶体硅太阳电池片上施加一个0-1V的外加电压U1，得到该标准晶体硅太阳电池片的电致发光图像，测量所述标准晶体硅太阳电池片在该外加电压下的局部电致发光强度ψi1，i为位置索引；
3)计算太阳电池片的校准系数Ci，太阳电池片的局部电压和电致发光强度存在如下关系：
<mrow> <msub> <mi>&amp;Phi;</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>C</mi> <mi>i</mi> </msub> <msup> <mi>e</mi> <mfrac> <msub> <mi>U</mi> <mi>i</mi> </msub> <msub> <mi>U</mi> <mi>t</mi> </msub> </mfrac> </msup> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
其中，Φi为太阳电池片位置i的电致发光强度；i为位置索引；Ci为位置i的校准系数；Ui为太阳电池片位置i的局部电压，Ut为热电压，
对于在标准晶体硅太阳电池片施加的外加电压为0-1V的情况，假设整片太阳电池片的电压均为U1，即Ui＝U1；
则对于该标准晶体硅太阳电池片，式(1)变为：
<mrow> <msub> <mi>&amp;psi;</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>C</mi> <mi>i</mi> </msub> <msup> <mi>e</mi> <mfrac> <msub> <mi>U</mi> <mi>i</mi> </msub> <msub> <mi>U</mi> <mi>t</mi> </msub> </mfrac> </msup> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
根据式(1)计算出校准系数Ci；
4)在上述标准晶体硅太阳电池片上施加大于1V的外加电压U2，得到太阳电池片的电致发光图像，测量太阳电池片在该外加电压下的局部电致发光强度ψi2；
5)根据式(3)以及步骤3)得到的校准系数Ci，计算所述标准晶体硅太阳电池片的局部电压：
<mrow> <msub> <mi>&amp;psi;</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mn>2</mn> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>C</mi> <mi>i</mi> </msub> <msup> <mi>e</mi> <mfrac> <msub> <mi>U</mi> <mi>i</mi> </msub> <msub> <mi>U</mi> <mi>t</mi> </msub> </mfrac> </msup> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>3</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>.</mo> </mrow>
2.根据权利要求1所述的一种基于EL图像分析太阳电池片局部电压的方法，其特征在于，对于施加不同外加电压得到的局部电致发光强度，相同的位置索引i在太阳电池片中的位置相同。
3.根据权利要求1所述的一种基于EL图像分析太阳电池片局部电压的方法，其特征在于，所述步骤2)和步骤4)中，标准晶体硅太阳电池片的电致发光强度是经过灰度变换的电致发光图像中的局部像素点的灰度值。
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