DE102010050039B4

DE102010050039B4 - Test device and method for testing a solar module

Info

Publication number: DE102010050039B4
Application number: DE102010050039A
Authority: DE
Inventors: Stefan Krauter; Stefan Wendlandt
Original assignee: PI PHOTOVOLTAIK INST BERLIN AG; PI PHOTOVOLTAIK-INSTITUT BERLIN AG
Current assignee: PI PHOTOVOLTAIK INST BERLIN AG; PI PHOTOVOLTAIK-INSTITUT BERLIN AG
Priority date: 2010-05-14
Filing date: 2010-11-01
Publication date: 2012-11-08
Anticipated expiration: 2030-11-02
Also published as: DE102010050039A1

Abstract

Testvorrichtung (1, 5) zum Testen eines Solarmoduls (30, 40), nämlich eines wenigstens eine Solarzelle (42) umfassenden Photovoltaik-Moduls, mit wenigstens einer Strahlenquelle (10, 12, 52), welche ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlen (11) zu erzeugen und auf das zu testende Solarmodul (30, 40) auszusenden, und mit einer Verarbeitungseinheit (22), welche ausgebildet ist, wenigstens einen Parameter des Solarmoduls (30, 40) zu erfassen, der einen Wirkungsgrad des Solarmoduls (30, 40) repräsentiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Testvorrichtung (1, 5) ein Matrixelemente (32, 52) aufweisendes Flächenelement (14, 50) aufweist, wobei das Flächenelement (14, 50) mit der Verarbeitungseinheit (22) verbunden ist und ausgebildet ist, in Abhängigkeit eines Steuersignals ein oder eine Mehrzahl der Matrixelemente (32, 52) zu aktivieren oder zu deaktivieren, so dass in Abhängigkeit des Steuersignals die elektromagnetischen Strahlen (11) auf das Solarmodul (30, 40) treffen können, und die Verarbeitungseinheit (22) ausgebildet ist, den Parameter des Solarmoduls (30, 40) in Abhängigkeit des Steuersignals zu erfassen, wobei die...Test device (1, 5) for testing a solar module (30, 40), namely a photovoltaic module comprising at least one solar cell (42), with at least one radiation source (10, 12, 52) which is designed to generate electromagnetic radiation (11) to be generated and transmitted to the solar module (30, 40) to be tested, and with a processing unit (22) which is designed to record at least one parameter of the solar module (30, 40) which determines an efficiency of the solar module (30, 40) represented, characterized in that the test device (1, 5) has a surface element (14, 50) having matrix elements (32, 52), the surface element (14, 50) being connected to the processing unit (22) and designed in Depending on a control signal, one or a plurality of the matrix elements (32, 52) can be activated or deactivated so that, depending on the control signal, the electromagnetic rays (11) can strike the solar module (30, 40), un d the processing unit (22) is designed to detect the parameter of the solar module (30, 40) as a function of the control signal, the ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Testvorrichtung zum Testen eines Solarmoduls, insbesondere eines wenigstens eine Solarzelle umfassenden Photovoltaik-Moduls. Die Testvorrichtung weist wenigstens eine Strahlenquelle auf, wobei die Strahlenquelle ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlen zu erzeugen und auf ein zu testendes Solarmodul auszusenden. Die Testvorrichtung weist auch eine Verarbeitungseinheit auf, welche ausgebildet ist, wenigstens einen Parameter des Solarmoduls zu erfassen, wobei der wenigstens eine Parameter einen Wirkungsgrad des Solarmoduls repräsentiert.The invention relates to a test device for testing a solar module, in particular a photovoltaic module comprising at least one solar cell. The test device has at least one radiation source, wherein the radiation source is designed to generate electromagnetic radiation and to emit it to a solar module to be tested. The test device also has a processing unit which is designed to detect at least one parameter of the solar module, wherein the at least one parameter represents an efficiency of the solar module.

Aus der DE 10 2006 034 793 A1 ist eine Testvorrichtung zum Testen eines Solarmoduls bekannt, bei dem elektromagnetische Strahlen einer Strahlenquelle auf ein zu testendes Solarmodul gesendet werden können.From the DE 10 2006 034 793 A1 For example, a test device for testing a solar module is known in which electromagnetic radiation from a radiation source can be transmitted to a solar module to be tested.

Aus der WO 2010/107 616 A2 ist eine Testvorrichtung zum Testen einer Solarzelle bekannt, welche ausgebildet ist, mittels Elektrolumineszenz einen Defekt der Solarzelle zu erfassen.From the WO 2010/107 616 A2 a test device for testing a solar cell is known, which is designed to detect a defect of the solar cell by means of electroluminescence.

Aus der DE 10 2008 048 834 A1 ist eine Testvorrichtung zum Testen eines Solarmoduls bekannt, welche Festkörperbeleuchtungsmittel aufweist und ausgebildet ist, das Solarmodul mit den Festkörperbeleuchtungsmitteln zu bestrahlen und eine von dem Solarmodul generierte Spannung oder einen Strom zu erfassen.From the DE 10 2008 048 834 A1 For example, a test device for testing a solar module is known which has solid-state illumination means and is designed to irradiate the solar module with the solid-state illumination means and to detect a voltage or a current generated by the solar module.

Ausführungsformen die nicht unter den Schutzbereich der Patentansprüche fallen werden als nichterfindungsgemäße Ausführungsformen angesehen.Embodiments not falling within the scope of the claims are considered to be non-inventive embodiments.

Die Testvorrichtung der eingangsgenannten Art weist ein Matrixelemente, bevorzugt eine Vielzahl von Matrixelementen aufweisendes, insbesondere eben ausgebildetes Flächenelement auf. Das Flächenelement ist mit der Verarbeitungseinheit verbunden und ausgebildet, in Abhängigkeit eines Steuersignals ein oder eine Mehrzahl, insbesondere in einer Flächenebene zueinander benachbart angeordneter Matrixelemente zu aktivieren oder zu deaktivieren, so dass in Abhängigkeit des Steuersignals die elektromagnetischen Strahlen auf das Solarmodul treffen können. Die Verarbeitungseinheit ist ausgebildet, den Parameter des Solarmoduls, beispielsweise einen Photostrom, in Abhängigkeit des Steuersignals, bevorzugt zusätzlich in Abhängigkeit eines weiteren Parameters, beispielsweise einer Photospannung oder einer Solarzellentemperatur einer Solarzelle des Solarmoduls zu erfassen. Beispielsweise kann der wenigstens eine Parameter eine Strom-Spannungskennlinie des Solarmoduls sein. Die Verarbeitungseinheit ist bevorzugt ausgebildet, einen Defekt des Solarmoduls in Abhängigkeit des Parameters zu ermitteln.The test device of the type mentioned above has a matrix element, preferably a plurality of matrix elements exhibiting, in particular planar surface element. The surface element is connected to the processing unit and designed to activate or deactivate one or a plurality of matrix elements arranged adjacent to one another, in particular in a surface plane, so that the electromagnetic radiation can strike the solar module as a function of the control signal. The processing unit is designed to detect the parameter of the solar module, for example a photocurrent, as a function of the control signal, preferably additionally as a function of a further parameter, for example a photovoltage or a solar cell temperature of a solar cell of the solar module. For example, the at least one parameter may be a current-voltage characteristic of the solar module. The processing unit is preferably designed to determine a defect of the solar module as a function of the parameter.

Mit der Testvorrichtung kann vorteilhaft ein Testverfahren durchgeführt werden, so dass das Solarmodul vorteilhaft in Abhängigkeit des Steuersignals beispielsweise nur teilweise bestrahlt wird, und im Verlauf des Testverfahrens zueinander verschiedene Flächenelemente nacheinander bestrahlt werden, um so in Abhängigkeit des Steuersignals und in Abhängigkeit eines Parameters, beispielsweise eines von dem Solarmodul erzeugten Photostromes als Ausgangssignal, einen Defekt des Solarmoduls zu ermitteln.A test method can advantageously be carried out with the test device, so that the solar module is advantageously only partially irradiated as a function of the control signal, for example, and different surface elements are irradiated one after the other in the course of the test procedure, depending on the control signal and a parameter, for example one of the solar module generated photocurrent as an output signal to determine a defect of the solar module.

Die Verarbeitungseinheit kann beispielsweise zum Ermitteln des Defekts, den Parameter, insbesondere einen photovoltaisch generierten Strom des Solarmoduls, eine photovoltaisch generierte Spannung des Solarmoduls, eine elektrische Leistung des Solarmoduls, insbesondere einen Maximum-Power-Point des Solarmoduls, einen Widerstand des Solarmoduls oder einen anderen Parameter des Solarmoduls erfassen, welcher einen Defekt des Solarmoduls repräsentiert. Bevorzugt ist die Verarbeitungseinheit eingangsseitig über eine Schnittstelle mit dem zu testenden Solarmodul verbunden, wobei die Schnittstelle beispielsweise wenigstens einen Analog-Digital-Wandler zum Analog-zu-Digital-Wandeln des den Parameter bildenden Ausgangssignals aufweist.The processing unit may, for example, for determining the defect, the parameter, in particular a photovoltaically generated current of the solar module, a photovoltaically generated voltage of the solar module, an electrical power of the solar module, in particular a maximum power point of the solar module, a resistance of the solar module or another Record parameters of the solar module, which represents a defect of the solar module. Preferably, the processing unit is connected on the input side via an interface with the solar module to be tested, wherein the interface has, for example, at least one analog-to-digital converter for analog-to-digital conversion of the output signal forming the parameter.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Testvorrichtung ist das Flächenelement ausgebildet, die Matrixelemente jeweils in Abhängigkeit des Steuersignals für die elektromagnetischen Strahlen durchlässig oder undurchlässig zu schalten. In dieser Ausführungsform kann das Flächenelement vorteilhaft durch ein LCD-Display (LCD = Liquid-Chrystal-Display) gebildet sein. Das LCD-Display ist ausgebildet, in Abhängigkeit des Steuersignals Matrixelemente, jeweils einzeln oder kombiniert mit zueinander benachbarten Matrixelementen, für die elektromagnetischen Strahlen durchlässig oder undurchlässig zu schalten.In a preferred embodiment of the test device, the surface element is designed to switch the matrix elements permeable or impermeable in each case as a function of the control signal for the electromagnetic radiation. In this embodiment, the surface element may advantageously be formed by an LCD display (LCD = liquid crystal display). As a function of the control signal, the LCD display is designed to switch matrix elements permeable or impermeable to the electromagnetic radiation, individually or in combination with mutually adjacent matrix elements.

Das Flächenelement ist beispielsweise in dem Strahlengang zwischen der Strahlenquelle und dem zu testenden Solarmodul angeordnet. Das Flächenelement weist in dieser Ausführungsform beispielsweise nur einen Bruchteil der Fläche des Solarmoduls auf.The surface element is arranged, for example, in the beam path between the radiation source and the solar module to be tested. The surface element has in this embodiment, for example, only a fraction of the surface of the solar module.

In einer anderen Ausführungsform weist das Flächenelement dieselbe Größe wie die Fläche des Solarmoduls auf. So kann das Flächenelement beispielsweise vorteilhaft auf das Solarmodul gelegt oder vor das Solarmodul geschoben werden, um das Solarmodul zu testen.In another embodiment, the surface element has the same size as the surface of the solar module. For example, the surface element can advantageously be placed on the solar module or pushed in front of the solar module in order to test the solar module.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Verarbeitungseinheit ausgebildet, eine Mehrzahl von Matrixmuster repräsentierende Matrixmuster-Datensätze vorrätig zu halten, und ein einen der Matrixmuster-Datensätze repräsentierendes Steuersignal zu erzeugen und an das Flächenelement zu senden. Dadurch kann das Flächenelement ein Bestrahlungsmuster erzeugen, das dem Matrixmuster entspricht. Bevorzugt erzeugt das Flächenelement in Abhängigkeit des Steuersignals das durch das Steuersignal repräsentierte Matrixmuster, so dass das Matrixmuster als Bestrahlungsmuster auf das Solarmodul abgebildet werden kann. In a preferred embodiment, the processing unit is adapted to keep a plurality of matrix pattern data sets representing matrix patterns in stock, and to generate and send to the area element a control signal representing one of the matrix pattern data sets. As a result, the surface element can generate an irradiation pattern which corresponds to the matrix pattern. In dependence on the control signal, the area element preferably generates the matrix pattern represented by the control signal, so that the matrix pattern can be imaged onto the solar module as an irradiation pattern.

Die Verarbeitungseinheit kann beispielsweise einen Mikrocomputer, einen Mikroprozessor, einen Mikrocontroller oder ein FPGA (FPGA = Field-Programmable-Gate-Array) aufweisen. Die Verarbeitungseinheit kann in Verbindung mit einem Steuerprogramm zusammenwirken, wobei das Steuerprogramm auf einem Computerprogramm-Produkt, insbesondere einem Datenträger, beispielsweise einer Compact-Disk verwirklicht ist. Das Computerprogrammprodukt ist beispielsweise Bestandteil der Testvorrichtung.The processing unit may comprise, for example, a microcomputer, a microprocessor, a microcontroller or an FPGA (Field Programmable Gate Array). The processing unit can cooperate in conjunction with a control program, wherein the control program is implemented on a computer program product, in particular a data carrier, for example a compact disk. The computer program product is part of the test device, for example.

Durch die so ausgebildete Verarbeitungseinheit kann vorteilhaft effizient ein Testverfahren zum Testen des Solarmoduls durchgeführt werden. Beispielsweise ist die Verarbeitungseinheit ausgebildet, zeitlich nacheinander zueinander verschiedene Flächenbereiche des Solarmoduls zu bestrahlen. Die Flächenbereiche können beispielsweise jeweils einem Wafer, insbesondere einer Solarzelle des Solarmoduls entsprechen.By means of the processing unit formed in this way, advantageously a test method for testing the solar module can be carried out efficiently. By way of example, the processing unit is designed to irradiate surface areas of the solar module that are different from one another in temporal succession. For example, the area regions may each correspond to a wafer, in particular a solar cell of the solar module.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Flächenelement die wenigstens eine Strahlenquelle auf. In dieser Ausführungsform des Solarmoduls kann das Flächenelement ein TFT-Display (TFT = Thin-Film-Transistor) aufweisen. Das Flächenelement weist in einer anderen Ausführungsform für jedes der Matrixelemente wenigstens eine Lumineszenzdiode auf. Die Lumineszenzdiode kann beispielsweise durch eine OLED-Lumineszenzdiode (OLED = Organic-Light-Emitting-Diode), oder durch eine Halbleiter-Lumineszenzdiode, insbesondere eine Gallium-Arsenid-Phosphid-Diode gebildet sein. Die Lumineszenzdiode kann beispielsweise auch durch eine Laser-Diode gebildet sein. Denkbar ist auch ein Plasma-Display als Flächenelement, bei dem ein Matrixelement durch wenigstens eine Gasentladungszelle mit einem Lumineszenzstoff gebildet ist.In a preferred embodiment, the surface element has the at least one radiation source. In this embodiment of the solar module, the surface element may have a TFT display (TFT = thin-film transistor). In another embodiment, the surface element has at least one light-emitting diode for each of the matrix elements. The luminescence diode can be formed, for example, by an OLED luminescence diode (OLED = Organic Light Emitting Diode), or by a semiconductor luminescence diode, in particular a gallium arsenide phosphide diode. The light-emitting diode may for example also be formed by a laser diode. Also conceivable is a plasma display as a surface element, in which a matrix element is formed by at least one gas discharge cell with a luminescent substance.

Das Flächenelement kann in dieser Ausführungsform vorteilhaft im Strahlengang unmittelbar vor dem zu testenden Solarmodul angeordnet sein. Beispielsweise kann das Flächenelement auf das zu testende Solarmodul gelegt werden, oder vor ein beispielsweise senkrecht stehend angeordnetes Solarmodul vorgeschoben werden. Nachdem das Flächenelement mit dem zu testenden Solarmodul flächendeckend in Kontakt gebracht worden ist, wird die Testvorrichtung zum Starten des Testprogramms beispielsweise durch eine Benutzerhand 80 aktiviert. Die Verarbeitungseinheit weist dazu eine Benutzerschnittstelle, beispielsweise eine Tastatur oder ein Tastenfeld auf. Die Benutzerschnittstelle kann ein die Benutzeraktion repräsentierendes Benutzerinteraktionssignal erzeugen. Die Verarbeitungseinheit kann in Abhängigkeit des Benutzerinteraktionssignals die Steuersignale entsprechend dem Testverfahren erzeugen, um nacheinander zueinander verschiedene Matrixelemente oder Gruppen von Matrixelementen zum Emittieren der elektromagnetischen Strahlen zu aktivieren.In this embodiment, the surface element can advantageously be arranged in the beam path immediately in front of the solar module to be tested. For example, the surface element can be placed on the solar module to be tested, or advanced in front of a, for example, vertically arranged solar module. After the surface element has been brought into full contact with the solar module to be tested, the test device for starting the test program, for example, by a user's hand 80 activated. The processing unit has for this purpose a user interface, for example a keyboard or a keypad. The user interface may generate a user interaction signal representing the user action. The processing unit may generate the control signals in accordance with the test method in response to the user interaction signal to sequentially activate mutually different matrix elements or groups of matrix elements for emitting the electromagnetic beams.

In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Matrixelemente des Flächenelements ausgebildet, die Strahldichte zum Bestrahlen des Solarmoduls und/oder eine spektrale Zusammensetzung der elektromagnetischen Strahlen in Abhängigkeit eines Steuersignals zu verändern. So kann beispielsweise das Flächenelement ausgebildet sein, zueinander verschiedene Bestrahlungsstärken zum teilweisen oder vollständigen Bestrahlen des Solarmoduls zu erzeugen, oder zueinander verschiedene Lichtfarben erzeugen.In an advantageous embodiment, the matrix elements of the surface element are designed to change the radiance for irradiating the solar module and / or a spectral composition of the electromagnetic radiation as a function of a control signal. Thus, for example, the surface element can be designed to generate mutually different irradiation intensities for partial or complete irradiation of the solar module, or to generate different light colors relative to one another.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist jedes Matrixelement wenigstens eine Strahlenquelle auf. In dieser Ausführungsform kann das Matrixelement wenigstens eine Lumineszenzdiode, beispielsweise zwei oder drei Lumineszenzdioden, oder wenigstens eine Gasentladungszelle aufweisen. Die Lumineszenzdioden sind beispielsweise ausgebildet, jeweils zueinander verschiedene Strahlen mit zueinander verschiedenen Wellenlängen zu erzeugen. Durch diese Ausführungsform kann das Solarmodul besonders aufwandsgünstig bestrahlt und getestet werden.In a preferred embodiment, each matrix element has at least one radiation source. In this embodiment, the matrix element can have at least one light-emitting diode, for example two or three light-emitting diodes, or at least one gas-discharge cell. The light-emitting diodes are designed, for example, to generate mutually different beams with mutually different wavelengths. By means of this embodiment, the solar module can be irradiated and tested in a particularly cost-effective manner.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Flächenelement zwischen der Strahlenquelle und dem Solarmodul angeordnet.In a preferred embodiment, the surface element is arranged between the radiation source and the solar module.

Auf diese Weise können vorteilhaft – unabhängig von dem Flächenelement – zueinander verschiedene Strahlenquellen Bestandteil der Testvorrichtung sein. Das Flächenelement ist beispielsweise durch das bereits beschriebene LCD-Flächenelement gebildet. Die Strahlenquelle ist in dieser Ausführungsform beispielsweise eine Hochdruck-Gasentladungslampe, insbesondere eine Metalldampf-Hochdrucklampe oder ein Sonnen-Simulator, insbesondere eine Vorrichtung mit einer Strahlenquelle, welche ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlen mit einem Frequenzspektrum zu erzeugen, welches einem Frequenzspektrum von Sonnenstrahlen wenigstens in einem Frequenzbereich ähnlich oder mit diesem identisch ist. Die Strahlenquelle ist bevorzugt ausgebildet, elektromagnetische Strahlen mit einer Wellenlänge bis zu 1300 Nanometern zu erzeugen.In this way, it can be advantageous - independently of the surface element - different radiation sources to be part of the test device. The surface element is formed, for example, by the LCD surface element already described. The radiation source in this embodiment is, for example, a high-pressure gas discharge lamp, in particular a metal vapor high-pressure lamp or a solar simulator, in particular a device with a radiation source which is designed to generate electromagnetic radiation having a frequency spectrum which corresponds to a frequency spectrum of solar radiation at least is similar or identical to a frequency range. The radiation source is preferably designed to generate electromagnetic radiation having a wavelength of up to 1300 nanometers.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Testvorrichtung eine Aufnahmevorrichtung für das Solarmodul auf. Die Aufnahmevorrichtung ist beispielsweise ausgebildet, wenigstens ein Solarmodul oder eine Mehrzahl von Solarmodulen aufzunehmen, weiter bevorzugt wenigstens während des Testens festzuhalten. Die Aufnahmevorrichtung kann weiter vorteilhaft ausgebildet sein, die Solarmodule zu bewegen. So kann beispielsweise während eines Testvorgangs wenigstens ein Solarmodul in einen mittels des Flächenelements begrenzten Strahlengang bewegt werden.In a preferred embodiment, the test device has a receiving device for the solar module. The receiving device is designed, for example, to receive at least one solar module or a plurality of solar modules, more preferably to hold them at least during the testing. The receiving device can be further advantageously designed to move the solar modules. For example, during a test operation, at least one solar module can be moved into a beam path bounded by the surface element.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Flächenelement ausgebildet, auf das Solarmodul aufgelegt zu werden. Das Flächenelement kann in dieser Ausführungsform – wie bereits beschrieben – durch ein TFT-Display gebildet sein. Beispielsweise ist eine die Matrixelemente bildende Matrixfläche größer oder gleich einer Solarmodulfläche des zu testenden Solarmoduls. Die Fläche eines Solarmoduls beträgt beispielsweise 0,5 × 1 Meter.In a preferred embodiment, the surface element is designed to be placed on the solar module. The surface element may in this embodiment - as already described - be formed by a TFT display. For example, a matrix area forming the matrix elements is greater than or equal to a solar module area of the solar module to be tested. The area of a solar module is for example 0.5 × 1 meter.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Testvorrichtung ausgebildet, mittels des Flächenelements eine Temperatur des Solarmoduls, insbesondere eine Solarzellentemperatur einer Solarzelle oder einen Teil einer Solarzelle des Solarmoduls zu erfassen. Dazu kann die Testvorrichtung ausgebildet sein, ein Flächenelement mit Matrixelementen, welche jeweils als wenigstens eine Lumineszenzdiode ausgebildet sind, zum Bestrahlen des Solarmoduls zu bestromen und für jedes Matrixelement den Strom zu erfassen. Die Testvorrichtung kann in Abhängigkeit des erfassten Stromes eine Temperatur der von dem Matrixelement bestrahlten Solarzelle ermitteln. Es wurde nämlich erkannt, dass eine Solarzelle, welche aufgrund eines Defekts einen Hot-Spot bildet, Wärmestrahlung aussendet, die auf ein auf dem Solarmodul aufliegendes oder in unmittelbarem Wirkkontakt stehendes Flächenelement erwärmt. Die Erwärmung des Flächenelementes und somit auch der Matrixelemente bewirkt eine Stromänderung des durch die Lumineszenzdioden fließenden Stromes, wobei die Stromänderung oder eine entsprechende Spannungsänderung von der Testvorrichtung erfasst werden kann. Die Testvorrichtung kann weiter bevorzugt in Abhängigkeit der Stromänderung eine Temperatur der das Flächenelement erwärmenden Solarzelle ermitteln.In an advantageous embodiment, the test device is designed to detect a temperature of the solar module, in particular a solar cell temperature of a solar cell or a part of a solar cell of the solar module by means of the surface element. For this purpose, the test device can be designed to energize a surface element with matrix elements, which are each designed as at least one light-emitting diode, for irradiating the solar module and to detect the current for each matrix element. The test device can determine a temperature of the solar cell irradiated by the matrix element as a function of the detected current. It was in fact recognized that a solar cell which forms a hot spot due to a defect emits heat radiation which heats up to a surface element resting on the solar module or being in direct operative contact. The heating of the surface element and thus also of the matrix elements causes a current change of the current flowing through the light-emitting diodes, wherein the current change or a corresponding voltage change can be detected by the test device. The test device can furthermore preferably determine a temperature of the solar cell which heats the planar element as a function of the change in current.

Bevorzugt ist die Testvorrichtung ausgebildet, mittels des Flächenelements eine Temperatur des Solarmoduls an wenigstens einem eines Matrixelements gegenüberliegenden Ort des Solarmoduls zu ermitteln.The test apparatus is preferably designed to determine a temperature of the solar module at at least one location of the solar module opposite to a matrix element by means of the planar element.

Auf diese Weise bildet dasselbe Flächenelement vorteilhaft die Strahlenquelle als auch einen Temperatursensor zum Erfassen eines Hot-Spots des Solarmoduls. Der Hot-Spot des Solarmoduls, insbesondere Photovoltaik-Moduls kann so schnell und aufwandsgünstig erfasst werden.In this way, the same surface element advantageously forms the radiation source as well as a temperature sensor for detecting a hot spot of the solar module. The hot spot of the solar module, in particular photovoltaic module can be detected so quickly and cost effective.

Beispielsweise kann das Solarmodul zusätzlich oder ausschließlich mit der Strahlungsquelle bestrahlt werden. Die Lumineszenzdioden des Flächenelements können dann sowohl eine Strahlungsquelle und einen Temperatursensor oder nur einen Temperatursensor bilden. Denkbar ist somit eine Testvorrichtung, welche ausgebildet ist, mittels des Flächenelements ein Bestrahlen und Temperaturerfassen einander abzuwechseln, oder gleichzeitig durchzuführen. Das gleichzeitige Temperaturerfassen und Bestrahlen lässt sich vorteilhaft durchführen, da während eines Betriebs der Lumineszenzdioden der von diesen aufgenommene Strom von der Temperatur der Lumineszenzdiode abhängt.For example, the solar module can be irradiated additionally or exclusively with the radiation source. The light-emitting diodes of the surface element can then form both a radiation source and a temperature sensor or only a temperature sensor. It is therefore conceivable a test device which is designed to alternate by means of the surface element irradiation and temperature sensing each other, or perform simultaneously. The simultaneous temperature detection and irradiation can be carried out advantageously, since during operation of the light-emitting diodes of the current absorbed by these depends on the temperature of the light-emitting diode.

Beispielsweise kann die Testvorrichtung in einem alternierenden Betrieb das Solarmodul während eines Bestrahlungszeitintervalls bestrahlen, und in einem auf das Bestrahlungszeitintervall folgenden Erfassungszeitintervall mittels des Flächenelements eine Temperatur des Solarmoduls an wenigstens einem eines Matrixelements gegenüberliegenden Ort des Solarmoduls ermitteln.For example, in an alternating operation, the test device can irradiate the solar module during an irradiation time interval, and determine a temperature of the solar module at at least one location of the solar module opposite to a matrix element in a detection time interval following the irradiation time interval.

Wenn nämlich die Bestrahlungsstärke der Lumineszenzdioden nicht zu einer normgerechten Bestrahlung ausreicht, so kann das Solarmodul vorteilhaft zusätzlich oder ausschließlich mit der Strahlungsquelle bestrahlt werden, wobei dann die Lumineszenzdioden dann hauptsächlich nur als Temperatursensoren dienen. Beispielsweise kann das Flächenelement angeordnet sein, die Temperatur des Solarmoduls, insbesondere wenigstens eines Teils wenigstens einer Solarzelle von einer Rückseite des Solarmoduls zu erfassen, während das Solarmodul auf seine zum Empfangen von Solarstrahlen ausgebildete Seite mittels der Strahlenquelle bestrahlt wird.Namely, if the irradiance of the light-emitting diodes is not sufficient for a standard-compliant irradiation, the solar module can advantageously be irradiated additionally or exclusively with the radiation source, in which case the light-emitting diodes then mainly serve only as temperature sensors. For example, the surface element may be arranged to detect the temperature of the solar module, in particular of at least part of at least one solar cell from a rear side of the solar module, while the solar module is irradiated to its trained for receiving solar rays side by means of the radiation source.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Testvorrichtung ist die Strahlenquelle ausgebildet, das Solarmodul mit frequenzmodulierten elektromagnetischen Strahlen zu bestrahlen. Die Verarbeitungseinheit ist in dieser Ausführungsform ausgebildet, den Parameter in Abhängigkeit der Frequenzmodulation – bevorzugt eines Modulationsgrades der Frequenzmodulation – zu erfassen. Dadurch kann beispielsweise ein Defekt des Solarmoduls erfasst werden, welcher frequenzabhängig auftritt. Vorteilhaft kann die Testvorrichtung auf diese Weise sogenannte Tandem-Solarzellen, in welchen sich Zellen unterschiedlicher spektraler Wirkungsgrade übereinander geschichtet und elektrisch miteinander in Reihe geschaltet befinden, durch selektive spektrale Anregung ein Zusammenwirken der Zellschichten der Tandem-Solarzellen testen und eine defekte Tandem-Solarzelle in Abhängigkeit eines Ergebnisses der Frequenzmodulation erfassen.In an advantageous embodiment of the test device, the radiation source is designed to irradiate the solar module with frequency-modulated electromagnetic radiation. In this embodiment, the processing unit is designed to detect the parameter as a function of the frequency modulation-preferably of a modulation degree of the frequency modulation. As a result, for example, a defect of the solar module can be detected, which occurs frequency-dependent. Advantageously, the test device in this way so-called tandem solar cells, in which Cells of different spectral efficiencies are stacked and electrically connected in series, test by selective spectral excitation, an interaction of the cell layers of the tandem solar cells and detect a defective tandem solar cell in response to a result of the frequency modulation.

Beispielsweise kann so ein Solarmodul umfassend Tandem-Solarzellen interaktiv spektral angepasst werden und als Ergebnis der Anpassung ein Gesamtstrom der Tandem-Solarzellen optimiert werden. Vorteilhaft kann dies sowohl für das gesamte Solarmodul als auch für einen Teil des Solarmoduls, insbesondere einen Teil der Tandem-Solarzellen erfolgen.For example, a solar module comprising tandem solar cells can be interactively spectrally adjusted and, as a result of the adaptation, a total current of the tandem solar cells can be optimized. This can advantageously be done both for the entire solar module and for a part of the solar module, in particular a part of the tandem solar cells.

Weiter vorteilhaft kann so eine Homogenität von Schichten der Tandem-Solarzellen überprüft werden.Further advantageously, it is thus possible to check the homogeneity of layers of the tandem solar cells.

In einer beispielhaften Ausführungsform ist die Testvorrichtung, insbesondere die Strahlenquelle, ausgebildet, das Solarmodul mit amplitudenmodulierten elektromagnetischen Strahlen zu bestrahlen. Die Verarbeitungseinheit ist in dieser Ausführungsform ausgebildet, den Parameter in Abhängigkeit der Amplitudenmodulation – bevorzugt eines Modulationsgrades der Amplitudenmodulation – zu erfassen. Beispielsweise kann die Strahlenquelle und/oder das Flächenelement ausgebildet sein, die elektromagnetischen Strahlen mit einem Modulationsgrad, insbesondere einer Amplitudenmodulation einer Strahldichte zu modulieren, welcher einer Abfallzeit der Ladungsträger im Halbleitermaterial entspricht. Auf diese Weise können beispielsweise vorteilhaft Solarzellen mit einem defekten P-N-Übergang erfasst werden.In an exemplary embodiment, the test device, in particular the radiation source, is designed to irradiate the solar module with amplitude-modulated electromagnetic radiation. In this embodiment, the processing unit is designed to detect the parameter as a function of the amplitude modulation-preferably a degree of modulation of the amplitude modulation. For example, the radiation source and / or the surface element can be designed to modulate the electromagnetic radiation with a degree of modulation, in particular an amplitude modulation of a radiance, which corresponds to a decay time of the charge carriers in the semiconductor material. In this way, for example, solar cells with a defective P-N junction can advantageously be detected.

Die Testvorrichtung ist bevorzugt ausgebildet, Solarzellen eines Solarmoduls zu erfassen, welche einen sogenannten Hot-Spot bilden. Die betreffenden Solarzellen, welche einen Hot-Spot bilden, sind zu stark erwärmt worden, beispielsweise durch einen Dunkelstrom, welcher durch eine abgeschattete Solarzelle fließt. Denkbar ist auch eine Beschädigung einer Solarzelle aufgrund eines Durchbruches des p-n-Übergangs durch eine über der Solarzelle abfallenden Sperrspannung, erzeugt durch andere Solarzellen des Solarmoduls. Durch einen Hot-Spot geschädigte Zellen haben den Nachteil, dass sie zum Generieren von Ladungsträgern nicht mehr zur Verfügung stehen und nachteiligerweise elektrische Energie verbrauchen, wodurch die Zellen und so auch das Solarmodul überhitzt werden können.The test device is preferably designed to detect solar cells of a solar module, which form a so-called hot spot. The solar cells concerned, which form a hot spot, have been overheated, for example by a dark current flowing through a shaded solar cell. It is also conceivable damage to a solar cell due to a breakthrough of the p-n junction by a falling over the solar cell reverse voltage generated by other solar cells of the solar module. Cells damaged by a hot spot have the disadvantage that they are no longer available for generating charge carriers and disadvantageously consume electrical energy, as a result of which the cells and thus also the solar module can be overheated.

Die Verarbeitungseinheit ist bevorzugt ausgebildet, in Abhängigkeit des Parameters wenigstens eine defekte Solarzelle des Solarmoduls zu ermitteln. Die so ausgebildete Verarbeitungseinheit kann vorteilhaft Bestandteil eines automatisierten Verfahrens zum Testen von Solarmodulen sein.The processing unit is preferably designed to determine at least one defective solar cell of the solar module as a function of the parameter. The processing unit formed in this way can advantageously be part of an automated method for testing solar modules.

Mittels der Testvorrichtung können beispielsweise die folgenden Testverfahren durchgeführt werden.By means of the test device, for example, the following test methods can be performed.

Bei einem Testverfahren wird das Solarmodul hinsichtlich defekter Solarzellen getestet. Dazu wird das Solarmodul mit elektromagnetischen Strahlen einer vorbestimmten Bestrahlungsstärke bestrahlt und zeitlich nacheinander zueinander verschiedene Solarzellen mit einer geringeren Bestrahlungsstärke bestrahlt oder – wie bei einer teilweisen Abschattung – nicht bestrahlt.In a test procedure, the solar module is tested for defective solar cells. For this purpose, the solar module is irradiated with electromagnetic radiation of a predetermined irradiance and temporally sequentially irradiated to each other different solar cells with a lower irradiance or - as in a partial shading - not irradiated.

In einem anderen Testverfahren wird ein Schwachlichtverhalten, insbesondere ein Verhalten des Solarmoduls in Abhängigkeit einer Bestrahlungsstärke kleiner als eine Bestrahlungsstärke des Solarmoduls, welche eine maximale Leistungsabgabe des Solarmoduls bewirkt, getestet.In another test method, a weak light behavior, in particular a behavior of the solar module as a function of an irradiation intensity smaller than an irradiation intensity of the solar module, which causes a maximum output of the solar module, tested.

Bevorzugt ist die Testvorrichtung ausgebildet, das Solarmodul, insbesondere Solarzellen des Solarmoduls auf parasitäre Parallelwiderstände, welche jeweils parallel zu den Solarzellen wirken, in Abhängigkeit der Bestrahlungsstärke zu testen und in Abhängigkeit eines Testergebnisses defekte Solarzellen zu erfassen.The test device is preferably designed to test the solar module, in particular solar cells of the solar module, for parasitic shunt resistances which each act in parallel with the solar cells as a function of the irradiance and to detect defective solar cells as a function of a test result.

In einer anderen Ausführungsform ist die Testvorrichtung ausgebildet, mittels der Strahlenquelle Strahlenpulse, insbesondere Lichtpulse, mit jeweils einer Strahlenpulsdauer auf das Solarmodul zu senden und in Abhängigkeit des Strahlenpulses einen Parameter als Pulsantwort zu erfassen und in Abhängigkeit der Pulsantwort defekte Solarzellen zu erfassen, insbesondere zu lokalisieren.In another embodiment, the test device is designed to transmit by means of the radiation source beam pulses, in particular light pulses, each with a beam pulse duration on the solar module and to detect a parameter as a pulse response depending on the beam pulse and detect defective solar cells depending on the pulse response, in particular to locate ,

In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist die Testvorrichtung ausgebildet, eine Signallaufzeit des Antwortsignals, insbesondere als zeitliche Differenz zwischen dem Strahlenpuls und dem Antwortsignal, zu erfassen und in Abhängigkeit der Laufzeit eine defekte Solarzelle, insbesondere einen defekten p-n-Übergang einer Solarzelle zu erfassen und besonders bevorzugt die Solarzelle zu lokalisieren. Der Erfinder hat nämlich erkannt, dass eine Laufzeit des Antwortsignals einen Hinweis darauf gibt, wo sich ein defekter P-N-Übergang und somit eine defekte Solarzelle in einem Solarzellenensemble eines Solarmoduls befindet.In a further preferred embodiment, the test device is designed to detect a signal propagation time of the response signal, in particular as a time difference between the radiation pulse and the response signal, and to detect and particularly prefer a defective solar cell, in particular a defective pn junction of a solar cell, depending on the propagation time to locate the solar cell. The inventor has in fact recognized that a transit time of the response signal gives an indication of where a defective P-N junction and thus a defective solar cell are located in a solar cell ensemble of a solar module.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Testvorrichtung ausgebildet, als Parameter von der Solarzelle des Solarmoduls emittierte Wärmestrahlen zu erfassen und in Abhängigkeit der erfassten Wärmestrahlen eine Temperatur der Solarzelle zu ermitteln. Dazu kann die Testvorrichtung vorteilhaft eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen von Wärmestrahlen aufweisen. Die Erfassungsvorrichtung weist einen Detektor umfassend eine Mehrzahl in einer Matrix angeordnete Sensoren und Strahlbündelmittel zum Abbilden der Wärmestrahlen auf den Detektor auf. Die Sensoren sind jeweils ausgebildet, in Abhängigkeit der erfassten Wärmestrahlen ein Sensorsignal zu erzeugen, das eine Strahlstärke der erfassten Wärmestrahlen repräsentiert. Die Erfassungsvorrichtung ist ausgangsseitig mit der Verarbeitungseinheit verbunden, wobei die Verarbeitungseinheit ausgebildet ist, in Abhängigkeit der Sensorsignale ein ortsaufgelöstes Temperaturbild des Solarmoduls zu erzeugen, das eine Temperaturverteilung der örtlichen Temperatur des Solarmoduls repräsentiert. Die Erfassungsvorrichtung ist dazu beispielsweise ausgebildet, die Temperatur der Solarzellen in Abhängigkeit eines Planck'schen Strahlungsgesetzes zu ermitteln.In an advantageous embodiment, the test device is designed to detect heat rays emitted as parameters of the solar cell of the solar module and to determine a temperature of the solar cell as a function of the detected heat rays. For this purpose, the test device advantageous have a detection device for detecting heat rays. The detection device comprises a detector comprising a plurality of sensors arranged in a matrix and beam-bundling means for imaging the heat rays onto the detector. The sensors are each designed to generate a sensor signal that represents a radiant intensity of the detected heat rays as a function of the detected heat rays. The detection device is connected on the output side to the processing unit, wherein the processing unit is designed to generate a spatially resolved temperature image of the solar module in dependence on the sensor signals, which represents a temperature distribution of the local temperature of the solar module. For example, the detection device is designed to determine the temperature of the solar cells in dependence on a Planck radiation law.

Die Erfassungsvorrichtung ist beispielsweise angeordnet, von dem Solarmodul rückseitig abgestrahlte Wärmestrahlen zu erfassen. In einer anderen Ausführungsform ist die Erfassungsvorrichtung angeordnet und ausgebildet, von dem Solarmodul vorderseitig ausgesendete Wärmestrahlen zu erfassen. Die Vorderseite eines Solarmoduls ist die Seite, der das Solarmodul Solarstrahlen zum Energiewandeln der Solarstrahlen in elektrische Energie ausgesetzt werden kann.The detection device is arranged, for example, to detect heat rays radiated from the back of the solar module. In another embodiment, the detection device is arranged and configured to detect heat rays emitted by the solar module on the front side. The front of a solar module is the side from which the solar module solar rays can be exposed to energy conversion of the solar rays into electrical energy.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Testen eines Solarmoduls. Bei dem Verfahren werden elektromagnetische Strahlen auf das zu testende Solarmodul gesendet, welche von dem Solarmodul in elektrische Energie gewandelt werden können. Bei dem Verfahren wird bevorzugt wenigstens ein Parameter des Solarmoduls erfasst, der einen Wirkungsgrad des Solarmoduls repräsentiert. Weiter bevorzugt wird bei dem Verfahren in Abhängigkeit eines Steuersignals ein Matrixelement oder eine Mehrzahl von Matrixelementen eines Flächenelements aktiviert oder deaktiviert, welches eine vorbestimmte Zahl von Matrixelementen aufweist, so dass in Abhängigkeit des Steuersignals die elektromagnetische Strahlung auf das Solarmodul treffen kann. Der Parameter ist beispielsweise ein photovoltaisch generierter Strom des Solarmoduls, eine photovoltaisch generierte Spannung des Solarmoduls, eine elektrische Leistung des Solarmoduls, insbesondere ein Maximum-Power-Point des Solarmoduls, ein Widerstand des Solarmoduls, eine Temperatur des Solarmoduls, insbesondere einer Solarzelle des Solarmoduls, oder ein anderer Parameter des Solarmoduls, welcher einen Defekt des Solarmoduls repräsentiert.The invention also relates to a method for testing a solar module. In the method, electromagnetic beams are transmitted to the solar module to be tested, which can be converted by the solar module into electrical energy. In the method, at least one parameter of the solar module is preferably detected, which represents an efficiency of the solar module. Further preferably, in the method, a matrix element or a plurality of matrix elements of a surface element is activated or deactivated in dependence on a control signal, which has a predetermined number of matrix elements, so that the electromagnetic radiation can hit the solar module depending on the control signal. The parameter is, for example, a photovoltaically generated current of the solar module, a photovoltaically generated voltage of the solar module, an electrical power of the solar module, in particular a maximum power point of the solar module, a resistance of the solar module, a temperature of the solar module, in particular a solar cell of the solar module, or another parameter of the solar module, which represents a defect of the solar module.

Weiter bevorzugt wird bei dem Verfahren der Parameter des Solarmoduls in Abhängigkeit des Steuersignals erfasst. Bevorzugt wird ein Defekt des Solarmoduls in Abhängigkeit des Parameters ermittelt.In the method, the parameter of the solar module is also detected as a function of the control signal. Preferably, a defect of the solar module is determined as a function of the parameter.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden die Matrixelemente jeweils in Abhängigkeit des Steuersignals für die elektromagnetischen Strahlen durchlässig oder undurchlässig geschaltet. Das Flächenelement kann dazu ein Flüssigkristall-Flächenelement sein.In a preferred embodiment of the method, the matrix elements are in each case switched in a permeable or impermeable manner as a function of the control signal for the electromagnetic beams. The surface element may be a liquid crystal surface element for this purpose.

In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens werden die elektromagnetischen Strahlen von dem Flächenelement, insbesondere von den aktivierten Matrixelementen erzeugt.In another embodiment of the method, the electromagnetic radiation is generated by the surface element, in particular by the activated matrix elements.

Bevorzugt werden eine Mehrzahl von Matrixmustern umfassend aktivierte und/oder deaktivierte Matrixelemente vorrätiggehalten, wobei das Steuersignal wenigstens eines der Matrixmuster repräsentiert, so dass in Abhängigkeit des Steuersignals ein dem Matrixmuster entsprechendes Bestrahlungsmuster auf eine zum Energiewandeln ausgebildete Solarmodulfläche das Solarmoduls trifft.Preferably, a plurality of matrix patterns comprising activated and / or deactivated matrix elements are kept in stock, the control signal representing at least one of the matrix patterns, so that, depending on the control signal, an irradiation pattern corresponding to the matrix pattern strikes the solar module on a solar module surface formed for energy conversion.

Die Erfindung wird nun im Folgenden anhand von weiteren Ausführungsbeispielen und Figuren beschrieben. Weitere vorteilhafte Ausführungsvarianten ergeben sich aus den in den abhängigen Ansprüchen beschriebenen Merkmalen und den in den Figuren beschriebenen Merkmalen.The invention will now be described below with reference to further embodiments and figures. Further advantageous embodiments will become apparent from the features described in the dependent claims and the features described in the figures.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Testvorrichtung, bei der elektromagnetische Strahlen einer Strahlenquelle durch ein Flächenelement hindurch auf ein zu testendes Solarmodul projiziert werden können; 1 shows an exemplary embodiment of a test device in which electromagnetic radiation from a radiation source can be projected through a surface element onto a solar module to be tested;

2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Testvorrichtung, bei der elektromagnetische Strahlen von einer Matrix eines Flächenelements selbst erzeugt werden können, um so auf einem zu testenden Solarmodul ein Bestrahlungsmuster zu erzeugen; 2 shows an embodiment of a test device in which electromagnetic radiation can be generated from a matrix of a surface element itself, so as to generate an irradiation pattern on a solar module to be tested;

3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zum Testen eines Solarmoduls. 3 shows an embodiment of a method for testing a solar module.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Testvorrichtung 1. Die Testvorrichtung 1 weist eine Strahlenquelle 10 auf. Die Strahlenquelle 10 weist ein Strahlmittel 12 auf, welches in diesem Ausführungsbeispiel als Metalldampf-Hochdrucklampe ausgebildet ist. Die Strahlenquelle 10 ist ausgebildet, elektromagnetische Strahlen auf ein zu testendes Solarmodul 30 auszusenden, von denen der Strahl 11 beispielhaft bezeichnet ist. Die Testvorrichtung 1 weist auch ein Flächenelement 14 auf, welches eine Vielzahl von Matrixelementen aufweist. Das Matrixelement 32 ist beispielhaft bezeichnet und ist in diesem Ausführungsbeispiel in Abhängigkeit eines Steuersignals strahlenundurchlässig geschaltet. Das Flächenelement 14 ist im Strahlengang zwischen der Strahlenquelle 10 und dem zu testenden Solarmodul 30 angeordnet. Eine die Gesamtheit der Matrixelemente 32 bildende Matrixfläche des Flächenelements 14 ist in diesem Ausführungsbeispiel kleiner als eine Solarmodulfläche des Solarmoduls 30. Zwischen dem Flächenelement 14 und dem zu testenden Solarmodul 30 ist eine Strahlenlenkvorrichtung 16, insbesondere eine Optik, angeordnet. Die Strahlenlenkvorrichtung 16 weist beispielsweise wenigstens eine Linse 18 auf und ist ausgebildet, von der Strahlenquelle 10 durch das Flächenelement 14 hindurch gesendete Strahlen auf das zu testende Solarmodul 30 zu projizieren. Denkbar ist auch eine Ausführungsform der Testvorrichtung mit einer Mehrzahl von Bestrahlungseinheiten, jeweils umfassend eine Strahlenquelle 10, eine Strahllenkvorrichtung 16 und ein Flächenelement 14, wobei den Strahlen einer jeden Bestrahlungseinheit ein vorbestimmter Flächenbereich des zu testenden Solarmoduls 30 zugeordnet ist. 1 shows an embodiment of a test device 1 , The test device 1 has a radiation source 10 on. The radiation source 10 has a blasting agent 12 on, which is formed in this embodiment as a metal vapor high-pressure lamp. The radiation source 10 is designed to emit electromagnetic radiation onto a solar module to be tested 30 to send out, of which the beam 11 is designated by way of example. The test device 1 also has a surface element 14 on, which has a plurality of matrix elements. The matrix element 32 is exemplified and is radiopaque switched in this embodiment in response to a control signal. The surface element 14 is in the beam path between the radiation source 10 and the solar module to be tested 30 arranged. One the totality of the matrix elements 32 forming matrix surface of the surface element 14 is smaller than a solar module surface of the solar module in this embodiment 30 , Between the surface element 14 and the solar module to be tested 30 is a beam steering device 16 , in particular an optic arranged. The beam steering device 16 For example, has at least one lens 18 on and is formed by the radiation source 10 through the surface element 14 transmitted rays on the solar module to be tested 30 to project. Also conceivable is an embodiment of the test device with a plurality of irradiation units, each comprising a radiation source 10 , a beam steering device 16 and a surface element 14 wherein the beams of each irradiation unit have a predetermined surface area of the solar module to be tested 30 assigned.

Die Testvorrichtung 1 weist auch eine Verarbeitungseinheit 22 auf. Die Verarbeitungseinheit 22 ist in diesem Ausführungsbeispiel als tragbarer Personalcomputer ausgebildet. Die Verarbeitungseinheit 22 ist über eine Verbindungsleitung 34 mit einer Schnittstelle 20 verbunden. Die Schnittstelle 20 ist ausgangsseitig über eine Verbindungsleitung 39 mit der Strahlenquelle 10, und ausgangsseitig über eine Verbindungsleitung 37 mit einem Anschluss 26 des Flächenelements 14 verbunden. Die Schnittstelle 20 ist auch über eine bidirektionale Verbindung 35 mit einem Anschluss 24 des zu testenden Solarmoduls 30 verbunden.The test device 1 also has a processing unit 22 on. The processing unit 22 is formed in this embodiment as a portable personal computer. The processing unit 22 is via a connection line 34 with an interface 20 connected. the interface 20 is on the output side via a connecting line 39 with the radiation source 10 , and on the output side via a connecting line 37 with a connection 26 of the surface element 14 connected. the interface 20 is also via a bidirectional connection 35 with a connection 24 of the solar module to be tested 30 connected.

Die Verarbeitungseinheit 22 ist ausgebildet, über die Verbindungsleitung 34 ein Steuersignal zum Aktivieren der Strahlenquelle 10 an die Schnittstelle 20 zu senden. Das Steuersignal zum Aktivieren der Strahlenquelle 10 kann von der Schnittstelle 20 über die Verbindungsleitung 39 an die Strahlenquelle 10 gesendet werden. Die Strahlenquelle 10 kann in Abhängigkeit des eingangsseitig empfangenen Steuersignals mittels des Strahlmittels 12 die elektromagnetischen Strahlen, umfassend den Strahl 11, erzeugen und diese in Richtung des Flächenelements 14 aussenden. Die Verarbeitungseinheit 22 ist weiter ausgebildet, ein Steuersignal zum Aktivieren eines Matrixelements oder einer Gruppe von insbesondere zusammenhängenden Matrixelementen des Flächenelements 10 zu erzeugen und dieses über die Verbindungsleitung 34 und die Schnittstelle 20, weiter über die Verbindungsleitung 37 und den Anschluss 26 an das Flächenelement 14 zu senden. Das Flächenelement 14 ist ausgebildet, in Abhängigkeit des vom Anschluss 26 empfangenen Steuersignals das wenigstens eine, oder eine Mehrzahl oder eine Gruppe zusammenhängender Matrixelemente für die elektromagnetischen Strahlen strahlendurchlässig oder strahlenundurchlässig zu schalten. Das Flächenelement 14 kann beispielsweise durch ein LCD-Flächenelement gebildet sein. Die von dem Flächenelement 14 transmittierten elektromagnetischen Strahlen können weiter durch die Strahlenlenkvorrichtung 16 auf das zu testende Solarmodul 30 gesendet werden.The processing unit 22 is formed over the connecting line 34 a control signal for activating the radiation source 10 to the interface 20 to send. The control signal for activating the radiation source 10 can from the interface 20 over the connecting line 39 to the radiation source 10 be sent. The radiation source 10 can in dependence of the input side received control signal by means of the blasting agent 12 the electromagnetic rays comprising the beam 11 , and generate these in the direction of the surface element 14 send out. The processing unit 22 is further configured, a control signal for activating a matrix element or a group of particular contiguous matrix elements of the surface element 10 to generate and this over the connecting line 34 and the interface 20 , continue over the connecting line 37 and the connection 26 to the surface element 14 to send. The surface element 14 is formed, depending on the connection 26 received control signal, the at least one, or a plurality or a group of contiguous matrix elements for the electromagnetic radiation radiolucent or radiopaque switch. The surface element 14 can be formed for example by an LCD surface element. The of the surface element 14 transmitted electromagnetic radiation can continue through the beam steering device 16 on the solar module to be tested 30 be sent.

Die Projektion des Flächenelements 14 auf das zu testende Solarmodul 30 zeigt das Matrixelement 32, welches in Abhängigkeit des vom Anschluss 46 empfangenen Steuersignals strahlenundurchlässig geschaltet ist, in einer Projektion 32'. Wenn sich beispielsweise im Schatten des projizierten Matrixelements 32' eine defekte Solarzelle befindet, so kann das Solarmodul 30 ein den Defekt repräsentierendes Ausgangssignal, insbesondere ein den Parameter repräsentierendes Ausgangssignal am Ausgang 24 bereitstellen. Das Ausgangssignal kann über die Verbindungsleitung 35 und die Schnittstelle 20, weiter über die Verbindungsleitung 34 an die Verarbeitungseinheit 22 gesendet werden. Die Verarbeitungseinheit 22 kann den Parameter des zu testenden Solarmoduls 30 erfassen und in Abhängigkeit des erfassten Parameters einen Defekt des zu testenden Solarmoduls 30 ermitteln. Der Parameter ist beispielsweise ein Foto-Kurzschlussstrom des Solarmoduls 30. Beispielsweise weist die Schnittstelle 20 wenigstens einen Analog-Digital-Wandler auf, welcher das Ausgangssignal, das den Parameter repräsentiert, Analog-zu-Digital wandeln kann. Weiter kann die Schnittstelle elektrische Komponenten zum Erfassen des wenigstens einen Parameters aufweisen, beispielsweise einen Signalverstärker.The projection of the surface element 14 on the solar module to be tested 30 shows the matrix element 32 , which depends on the connection 46 received control signal is radio-opaque, in a projection 32 ' , If, for example, in the shadow of the projected matrix element 32 ' a defective solar cell is located, so can the solar module 30 an output signal representing the defect, in particular an output signal representing the parameter at the output 24 provide. The output signal can be transmitted via the connection line 35 and the interface 20 , continue over the connecting line 34 to the processing unit 22 be sent. The processing unit 22 can be the parameter of the solar module to be tested 30 detect and depending on the detected parameter a defect of the solar module to be tested 30 determine. The parameter is, for example, a photo short-circuit current of the solar module 30 , For example, the interface assigns 20 at least one analog-to-digital converter, which can convert the output signal representing the parameter, analog-to-digital. Furthermore, the interface may comprise electrical components for detecting the at least one parameter, for example a signal amplifier.

2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Testvorrichtung 5. Die Testvorrichtung 5 weist eine Verarbeitungseinheit 22 auf. Die Verarbeitungseinheit 22 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch einen tragbaren Personalcomputer gebildet. Die Verarbeitungseinheit 22 ist über eine Verbindungsleitung 62 – welche in diesem Ausführungsbeispiel bidirektional ausgebildet ist – mit einer Schnittstelle 54 verbunden. Die Schnittstelle 54 ist mit einem Anschluss 56 eines Flächenelements 50 der Testvorrichtung 5 verbunden. Das Flächenelement 50 weist eine Vielzahl von Matrixelementen auf, von denen das Matrixelement 52 beispielhaft bezeichnet ist. Die Matrixelemente des Flächenelements 50 sind in diesem Ausführungsbeispiel selbststrahlend ausgebildet. Die Matrixelemente sind beispielsweise als Lumineszenzdioden, insbesondere kristalline oder organische Lumineszenzdioden ausgebildet. Ein Matrixelement kann beispielsweise nur eine oder eine Mehrzahl von Lumineszenzdioden, beispielsweise drei Lumineszenzdioden mit zueinander verschiedenen Wellenlängen der emittierten Lumineszenz aufweisen. Die drei zueinander verschiedenen Wellenlängen bilden beispielsweise jeweils eine Primärvalenz zum Erzeugen eines Farbenraums. Die Matrixelemente des Flächenelements 50 sind in einer Matrixebene 60 des Flächenelements 50 angeordnet. 2 shows an embodiment of a test device 5 , The test device 5 has a processing unit 22 on. The processing unit 22 is formed in this embodiment by a portable personal computer. The processing unit 22 is via a connection line 62 - Which is bidirectional in this embodiment - with an interface 54 connected. the interface 54 is with a connection 56 of a surface element 50 the test device 5 connected. The surface element 50 has a plurality of matrix elements, of which the matrix element 52 is designated by way of example. The Matrix elements of the surface element 50 are self-radiating in this embodiment. The matrix elements are formed, for example, as light-emitting diodes, in particular crystalline or organic light-emitting diodes. By way of example, a matrix element can have only one or a plurality of light-emitting diodes, for example three light-emitting diodes with mutually different wavelengths of the emitted luminescence. For example, the three mutually different wavelengths each form a primary valence for generating a color space. The matrix elements of the surface element 50 are in a matrix plane 60 of the surface element 50 arranged.

Die Verarbeitungseinheit 22 ist über die Schnittstelle 54 auch über eine bidirektionale Verbindungsleitung 66 mit einem Anschluss 58 eines zu testenden Solarmoduls 40 verbunden. Das zu testende Solarmodul 40 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Mehrzahl von Solarzellen auf, von denen die Solarzelle 42 beispielhaft bezeichnet ist.The processing unit 22 is about the interface 54 also via a bidirectional connection line 66 with a connection 58 a solar module to be tested 40 connected. The solar module to be tested 40 has in this embodiment, a plurality of solar cells, of which the solar cell 42 is designated by way of example.

Die Funktionsweise der Testvorrichtung 5 wird nun im Folgenden beschrieben:
Das Flächenelement 50 wird zum Testen des zu testenden Solarmoduls 40 derart auf das Solarmodul 40 aufgelegt, dass die Matrixelemente des Flächenelements 50 mit einer zum Aussenden der elektromagnetischen Strahlen ausgebildeten Seite zum Solarmodul 40 weisen, so dass die elektromagnetischen Strahlen auf das Solarmodul 40 treffen können. Nachdem das Flächenelement 50 mit dem zu testenden Solarmodul flächendeckend in Kontakt gebracht worden ist, wird die Testvorrichtung 5 zum Starten eines Testprogramms beispielsweise durch eine Benutzerhand 80 aktiviert. Die Verarbeitungseinheit 22 weist dazu eine Benutzerschnittstelle, beispielsweise eine Tastatur oder ein Tastenfeld auf. Die Benutzerschnittstelle kann ein die Benutzeraktion repräsentierendes Benutzerinteraktionssignal erzeugen. Die Verarbeitungseinheit 22 kann in Abhängigkeit des Benutzerinteraktionssignals die Steuersignale entsprechend dem Testverfahren erzeugen, um nacheinander zueinander verschiedene Matrixelemente 52 oder Gruppen von Matrixelementen mit einem Flächenbereich 45 zum Emittieren der elektromagnetischen Strahlen zu aktivieren.The functioning of the test device 5 will now be described below:
The surface element 50 is used to test the solar module to be tested 40 such on the solar module 40 put up that the matrix elements of the surface element 50 with a trained for emitting the electromagnetic radiation side to the solar module 40 so that the electromagnetic rays on the solar panel 40 can meet. After the surface element 50 has been brought into contact with the solar module to be tested nationwide, the test device 5 for starting a test program, for example by a user's hand 80 activated. The processing unit 22 for this purpose has a user interface, for example a keyboard or a keypad. The user interface may generate a user interaction signal representing the user action. The processing unit 22 may generate the control signals corresponding to the user interaction signal in accordance with the test method to successively different matrix elements 52 or groups of matrix elements with a surface area 45 to activate the emission of electromagnetic radiation.

Die Verarbeitungseinheit 22 kann zum Testen des Solarmoduls 40 wenigstens ein Matrixelement oder eine Mehrzahl insbesondere zusammenhängender Matrixelemente mit einem Flächenbereich 45 ansteuern, welche zum Testen des Solarmoduls 40 keine oder nur eine geringe Strahlenintensität der elektromagnetischen Strahlen aussenden. Die übrigen Matrixelemente werden in diesem Testschritt derart angesteuert, dass sie jeweils elektromagnetische Strahlen zum Umgewandeltwerden in elektrische Energie, insbesondere freie Ladungsträger in den Solarzellen 42, erzeugen können.The processing unit 22 can be used to test the solar module 40 at least one matrix element or a plurality of in particular contiguous matrix elements with a surface area 45 which are used to test the solar module 40 emit no or only a low radiation intensity of the electromagnetic radiation. The remaining matrix elements are controlled in this test step in such a way that they each have electromagnetic radiation for conversion into electrical energy, in particular free charge carriers in the solar cells 42 , can generate.

Die Verarbeitungseinheit 22 kann so zum Testen des Solarmoduls 40 ein Bestrahlungsmuster erzeugen, welches in der Matrixebene 60 bestrahlte und/oder nicht bestrahlte Flächenbereiche aufweist. Die Verarbeitungseinheit 22 kann über den Anschluss 58, die Verbindungsleitung 66 und die Schnittstelle 54, weiter über die Verbindungsleitung 62 wenigstens einen Parameter erfassen, welcher einen Defekt des Solarmoduls 40 repräsentiert. Der Parameter ist beispielsweise ein Kurzschlussstrom, eine photovoltaisch generierte Spannung, ein Widerstand, eine Temperatur des Solarmoduls oder eines Teils des Solarmoduls oder ein Maximum-Power-Point des Solarmoduls 40. Die Verarbeitungseinheit 22 kann beispielsweise weitere Flächenbereiche wie den Flächenbereich 45 erzeugen, welche bei einem weiteren Testschritt jeweils eine andere Solarzelle abdecken, die dann während des Testsschritts bestrahlt oder nicht bestrahlt wird. Die übrigen Solarzellen können durch die übrigen Matrixelemente in der Matrixebene 60 wenigstens zum Teil oder vollständig bestrahlt werden.The processing unit 22 so can to test the solar module 40 generate an irradiation pattern which is in the matrix plane 60 irradiated and / or unirradiated surface areas. The processing unit 22 can over the connection 58 , the connection line 66 and the interface 54 , continue over the connecting line 62 detect at least one parameter, which is a defect of the solar module 40 represents. The parameter is, for example, a short-circuit current, a photovoltaically generated voltage, a resistance, a temperature of the solar module or a part of the solar module or a maximum power point of the solar module 40 , The processing unit 22 can, for example, other surface areas such as the surface area 45 generate, which in a further test step each covering a different solar cell, which is then irradiated during the test step or not irradiated. The remaining solar cells can through the remaining matrix elements in the matrix plane 60 at least partially or completely irradiated.

Die Verarbeitungseinheit 22 kann so selektiv einzelne Solarzellen wie die Solarzelle 52 bestrahlen, nicht bestrahlen oder mit einer vorbestimmten, bevorzugt wählbaren Bestrahlungsstärke bestrahlen.The processing unit 22 can be as selective solar cells as the solar cell 52 Irradiate, do not irradiate or irradiate with a predetermined, preferably selectable irradiance.

Die Testvorrichtung 1 und/oder 5 kann auch eine – in diesem Ausführungsbeispiel nicht dargestellte – vorab bereits beschriebene Erfassungsvorrichtung zum Erfassen von Wärmestrahlen aufweisen, welche angeordnet ist, von dem Solarmodul ausgesendete Wärmestrahlen, insbesondere eine Strahlstärke der ausgesendeten Wärmestrahlen zu erfassen. Die Erfassungsvorrichtung ist ausgangsseitig mit der Verarbeitungseinheit 22 verbunden. Die Erfassungsvorrichtung oder die Verarbeitungseinheit ist ausgebildet, als Parameter eine Temperatur des Solarmoduls, insbesondere wenigstens einer Solarzelle des Solarmoduls in Abhängigkeit der erfassten Wärmestrahlen zu ermitteln und ein entsprechendes Temperatursignal zu erzeugen. Die Erfassungsvorrichtung kann beispielsweise ausgangsseitig mit der Schnittstelle 20 in 1 oder mit der Schnittstelle 54 in 2 verbunden sein, so dass die Verarbeitungseinheit das Temperatursignal als Parameter empfangen kann.The test device 1 and or 5 can also have a - not already shown in this embodiment - previously described detection device for detecting heat rays, which is arranged to detect emitted from the solar module heat rays, in particular to detect a radiant intensity of the emitted heat rays. The detection device is the output side with the processing unit 22 connected. The detection device or the processing unit is designed to determine a parameter of a temperature of the solar module, in particular of at least one solar cell of the solar module as a function of the detected heat rays and to generate a corresponding temperature signal. The detection device can, for example, the output side with the interface 20 in 1 or with the interface 54 in 2 be connected so that the processing unit can receive the temperature signal as a parameter.

3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zum Testen eines Solarmoduls. Bei dem Verfahren werden in einem Schritt 70 elektromagnetische Strahlen auf das zu testende Solarmodul gesendet, welche von dem Solarmodul in elektrische Energie gewandelt werden können. In einem Schritt 72 wird bei dem Verfahren wenigstens ein Parameter des Solarmoduls erfasst, der einen Wirkungsgrad des Solarmoduls repräsentiert. In einem Schritt 74 wird bei dem Verfahren in Abhängigkeit eines Steuersignals ein Matrixelement oder eine Mehrzahl von Matrixelementen eines Flächenelements aktiviert oder deaktiviert, welches eine vorbestimmte Zahl von Matrixelementen aufweist, so dass in Abhängigkeit des Steuersignals die elektromagnetische Strahlung auf das Solarmodul treffen kann. In einem Schritt 76 wird bei dem Verfahren der Parameter des Solarmoduls in Abhängigkeit des Steuersignals erfasst und ein Defekt des Solarmoduls in Abhängigkeit des Parameters ermittelt. 3 shows an embodiment of a method for testing a solar module. In the process, in one step 70 sent electromagnetic radiation to the solar module to be tested, which can be converted by the solar module into electrical energy. In one step 72 In the method, at least one parameter of the solar module is detected, which represents an efficiency of the solar module. In one step 74 In the method, in dependence on a control signal, a matrix element or a plurality of matrix elements of a surface element is activated or deactivated, which has a predetermined number of matrix elements, so that the electromagnetic radiation can strike the solar module as a function of the control signal. In one step 76 In the method, the parameter of the solar module is detected as a function of the control signal, and a defect of the solar module is determined as a function of the parameter.

Claims

Test device ( 1 . 5 ) for testing a solar module ( 30 . 40 ), namely at least one solar cell ( 42 ) photovoltaic module comprising at least one radiation source ( 10 . 12 . 52 ), which is formed, electromagnetic radiation ( 11 ) and on the solar module to be tested ( 30 . 40 ) and with a processing unit ( 22 ), which is formed, at least one parameter of the solar module ( 30 . 40 ), the efficiency of the solar module ( 30 . 40 ), characterized in that the test device ( 1 . 5 ) a matrix element ( 32 . 52 ) surface element ( 14 . 50 ), wherein the surface element ( 14 . 50 ) with the processing unit ( 22 ) and is formed, depending on a control signal, one or a plurality of the matrix elements ( 32 . 52 ) to activate or deactivate, so that in dependence of the control signal, the electromagnetic radiation ( 11 ) on the solar module ( 30 . 40 ) and the processing unit ( 22 ), the parameter of the solar module ( 30 . 40 ) in response to the control signal, wherein the test device ( 1 . 5 ) is formed as a parameter of the solar cell ( 42 ) of the solar module ( 30 . 40 ) to detect emitted heat rays and, depending on the detected heat rays, a temperature of the solar cell ( 42 ) to investigate.

Test device ( 1 . 5 ) according to claim 1, characterized in that the test device ( 1 . 5 ) comprises a detection device for detecting heat rays, wherein the detection device comprises a detector comprising a plurality of matrix-arranged sensors and beam means for imaging the heat rays to the detector, wherein the sensors are each formed to generate a sensor signal in response to the detected heat rays, representing a radiant intensity of the detected heat rays, and the detection device on the output side with the processing unit ( 22 ), the processing unit ( 22 ) is formed, depending on the sensor signals, a spatially resolved temperature image of the solar module ( 30 . 40 ) to produce a temperature distribution of the local temperature of the solar module ( 30 . 40 ).

Test device ( 1 . 5 ) according to claim 1, characterized in that the test device ( 1 . 5 ) is formed, by means of the surface element ( 14 . 50 ) a temperature of the solar module ( 30 . 40 ) capture.

Test device ( 1 . 5 ) according to claim 3, characterized in that the test device ( 1 . 5 ) is formed, by means of the surface element ( 14 . 50 ) a temperature of the solar module ( 30 . 40 ) on at least one matrix element ( 32 . 52 ) opposite location of the solar module ( 30 . 40 ) to investigate.

Test device ( 1 . 5 ) according to claim 3 or 4, characterized in that the test device ( 1 . 5 ) is formed, by means of the surface element ( 14 . 50 ) a solar cell temperature of a solar cell ( 42 ) of the solar module ( 30 . 40 ) capture.

Test device ( 1 . 5 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the processing unit ( 22 ) is arranged to hold a plurality of matrix pattern data sets each representing a matrix pattern, and to generate a control signal representing a matrix pattern data set and to deliver it to the area element ( 14 . 50 ), the surface element ( 14 . 50 ) generates the matrix pattern represented by the control signal as a function of the control signal so that the matrix pattern can be imaged onto the solar module as an irradiation pattern.

Test device ( 1 . 5 ) according to one of the preceding claims 3 to 6, characterized in that the matrix elements ( 32 . 52 ) are each formed as at least one light emitting diode and the test device ( 1 . 5 ) is formed, the surface element ( 14 . 50 ) to irradiate the irradiation of the solar module and for each matrix element ( 32 . 52 ) to detect the current, and in dependence of the detected current, a temperature of one of the matrix element ( 32 . 52 ) irradiated solar cell ( 42 ) to investigate.

Test device ( 1 . 5 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the test device ( 1 . 5 ) is formed by means of the radiation source ( 10 . 12 . 52 ) Radiation pulses, each with a beam pulse duration on the solar module ( 30 . 40 ) and to record a parameter as a pulse response as a function of the radiation pulse and, depending on the pulse response, defective solar cells ( 42 ) capture.

Test device ( 1 . 5 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the radiation source ( 10 . 12 . 52 ), the solar module ( 30 . 40 ) with frequency modulated electromagnetic radiation and the processing unit ( 22 ) is designed to detect the parameter as a function of the frequency modulation.

Test device ( 1 . 5 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the processing unit ( 22 ) is formed, depending on the parameter at least one defective solar cell ( 42 ) of the solar module ( 30 . 40 ) to investigate.

Test device ( 1 . 5 ) according to claim 10, characterized in that the defect is a hot spot and the surface element ( 14 . 50 ) the radiation source ( 10 . 12 . 52 ) as well as the temperature sensor for Recording the hot spot of the solar module ( 30 . 40 ).

Method for testing a solar module ( 30 . 40 ), in which electromagnetic radiation ( 11 ) on the solar module to be tested ( 30 . 40 ), which of the solar module ( 30 . 40 ) can be converted into electrical energy, and in which at least one parameter of the solar module ( 30 . 40 ) is detected, the efficiency of the solar module ( 30 . 40 ), and wherein a matrix element (depending on a control signal) ( 32 . 52 ) or a plurality of matrix elements ( 32 . 52 ) one of a predetermined number of matrix elements ( 32 . 52 ) surface element ( 14 . 50 ) are activated or deactivated, so that, depending on the control signal, the electromagnetic radiation ( 11 ) on the solar module ( 30 . 40 ) and where the parameter of the solar module ( 30 . 40 ) is detected as a function of the control signal, wherein as a parameter of the solar cell ( 42 ) of the solar module ( 30 . 40 ) emitted heat rays are detected and a function of the detected heat rays, a temperature of the solar cell ( 42 ) is determined.

Method according to claim 12, characterized in that by means of the surface element ( 50 ) a temperature of the solar module ( 30 . 40 ) is detected, wherein the surface element ( 50 ) on the solar module ( 30 . 40 ) is launched.