KR102404993B1 - 태양광 모듈의 일렉트로루미네센스 측정장치 - Google Patents

태양광 모듈의 일렉트로루미네센스 측정장치 Download PDF

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Abstract

태양광 모듈이 그룹화된 태양광 발전모듈의 후면에서 일렉트로루미네센스(electrolumlnescence; E.L)를 자동으로 측정하도록 하여 정확하면서도 편리하게 태양광 모듈을 검사(특히, 크랙 검사)할 수 있도록 한 태양광 모듈의 일렉트로루미네센스 측정장치에 관한 것으로서, 태양광 발전모듈을 이루는 복수의 양면형 태양광 모듈에 검사용 전류를 공급하는 전원 공급기, 태양광 발전모듈의 후면에서 태양광 모듈로부터 방출되는 근적외선을 촬영하고, 촬영된 영역별 태양광 모듈 이미지를 출력하는 근적외선 카메라, 촬영된 영역별 태양광 모듈 이미지에서 태양광 어레이별로 태양광 모듈 이미지를 분류하고, 분류한 태양광 모듈 이미지를 검사 이미지로 생성하여 출력하는 태양광 모듈 검사이미지 생성기 및 태양광 모듈 검사이미지를 화면에 표출하는 디스플레이기를 포함하여, 태양광 모듈의 일렉트로루미네센스 측정장치를 구현한다.

Description

태양광 모듈의 일렉트로루미네센스 측정장치{Photovoltaic module electroluminescence measuring device}
본 발명은 태양광 모듈의 일렉트로루미네센스 측정장치에 관한 것으로, 특히 태양광 모듈이 그룹화된 태양광 발전모듈의 후면에서 일렉트로루미네센스(electrolumlnescence; E.L)를 자동으로 측정하도록 하여 정확하면서도 편리하게 태양광 모듈을 검사(특히, 크랙 검사)할 수 있도록 한 태양광 모듈의 일렉트로루미네센스 측정장치에 관한 것이다.
태양광 발전이란, 태양빛을 태양광 전지(Solar Cell) 또는 태양광 모듈(Photovoltaic module)에 집광시켜 전기를 발생시키는 것을 말한다.
태양광 모듈은 태양광 전지의 집합체로 태양광 모듈이 모여서 태양광 어레이(Solar Array)를 이루며, 일반형, 창호형, 추적형, 하이브리드형(다른 청정에너지 발전수단과 병행된 타입) 등이 존재한다.
태양광 모듈을 이용한 태양광 발전의 원리는 광기전력 효과(Photovoltaic effect)를 이용한 것으로, 실리콘 결정 위에 n형 도핑을 하여 p-n 접합을 한 태양 전지판에 태양광을 조사하면 광 에너지에 의해 전자-정공에 의한 기전력이 발생하게 되는 것을 광기전력 효과라고 한다.
예컨대, 외부에서 빛이 태양광 모듈에 입사되었을 때, p형 반도체의 전도대(conduction band)의 전자(electron)가 입사된 광 에너지에 의해 가전자대(valance band)로 여기되고, 여기된 전자는 p형 반도체 내부에 한 개의 전자-정공쌍(EHP:electron hole pair)를 형성하게 되며, 이렇게 발생된 전자-정공 쌍 중 전자는 p-n 접합 사이에 존재하는 전기장(electron field)에 의해 n형 반도체로 넘어가게 되어 외부에 전류를 공급하게 된다.
이러한 태양광 모듈을 이용하여 태양광 발전 장치를 구현할 경우, 태양광 발전 효율은 일사량, 태양광 모듈 등의 상태에 좌우된다.
일사량은 인위적으로 만들 수 없는 것이므로 일사량이 낮아 태양광 발전 효율이 낮아지는 것은 인위적으로 개선할 수 없으나, 태양광 모듈의 상태에 의해 발전 효율이 저하되는 것은 근본적으로 해결할 수 있다.
특히, 태양광 모듈에 크랙이 발생하면 발전 효율 저하가 발생하게 되는 데, 이러한 크랙을 정확하게 검출하여 해당 태양광 모듈을 교체하면, 태양광 모듈에 의해 좌우되는 발전 효율은 항상 최적상태를 유지할 수 있다.
따라서 태양광 모듈의 최적화를 위해서는 태양광 모듈의 크랙 등을 정확하게 검사하는 것이 필수적이다.
도 1a 내지 도 1d에 일반적인 태양광 모듈의 크랙을 검사하는 방법으로서, 태양광 모듈에 전류를 인가하고, 태양광 모듈의 발광에 따라 발생하는 근적외선을 촬영하여 태양광 모듈을 검사하는 방법이다.
도 1a는 건물 지붕에 태양광 발전 모듈이 설치된 상태이다. 상기와 같이 건물 지붕에 설치된 태양광 발전 모듈의 태양광 모듈을 검사하기 위해서, 도 1b에 도시한 바와 같이 야간에 측정자가 미세 전류를 태양광 모듈의 특정 부위에 흘린다. 태양광 모듈에 미세 전류가 흐르면 전계에 의해 자극을 받아 발광을 하는 일렉트로 루미네센스(electrolumlnescence) 현상이 발생하며, 이때 근적외선을 방출하게 된다. 이어, 촬영 장비를 이용하여 태양광 발전 모듈을 촬영하면 도 1c와 같은 영상 이미지를 얻을 수 있다. 다음으로, 도 1c와 같이 획득한 영상 이미지를 도 1d와 같이 하나의 태양광 어레이별로 분류하여 검사를 진행한다. 도 1d에서 상부의 도면은 태양광 모듈에 크랙이 발생한 상태의 태양광 모듈 이미지이며, 하부의 도면은 태양광 모듈이 정상인 상태의 태양광 모듈 이미지이다.
이와 같은 일반적인 태양광 모듈의 크랙 검사 방법은, 야간에만 시행해야 하므로 위험성이 따르고, 측정자가 직접 태양광 모듈에 전류 공급장치를 연결하여 전류를 공급해야 한다는 것과 직접 촬영 장비를 이용하여 태양광 발전 모듈을 촬영해야 한다는 등의 어려움이 있다. 또한, 태양광 발전모듈이 창호나 건물 지붕 및 옥상 등에 설치된 경우에는 측정자가 직접 창호에 근접하거나 건물 옥상이나 지붕에 올라가야 하므로, 추락 위험성이 있어 안전사고를 유발할 우려가 있다.
특히, 측정자에 의한 직접적인 촬영 방식이므로 인력비도 발생하는 단점이 있다.
따라서 실시간으로 그리고 태양광 모듈에 직접 접촉하지 않고서도 원거리에서 온라인으로 편리하게 태양광 발전 모듈의 크랙 등을 검사하는 방법이 요구되고 있다.
한편, 태양광 모듈의 상태를 원격으로 감시하기 위해서 종래에 제안된 기술이 하기의 <특허문헌 1> 에 개시되어 있다.
<특허문헌 1> 에 개시된 종래기술은 다수의 태양광 셀 모듈로 이루어진 셀 어레이에서 각각의 셀 모듈의 고장 여부를 확인하기 위하여 각 셀 모듈들을 복수의 셀 모듈이 조합된 그룹으로 설정하고, 그룹별 평균전원을 측정 및 비교하여, 각 셀 모듈별 고장 여부를 원거리에서 확인한다.
그러나 이러한 종래기술은 원거리에서 태양광 모듈의 고장 유무는 검출할 수 있으나, 태양광 모듈의 크랙 등은 검출할 수 없어 태양광 모듈의 크랙으로 인한 발전 효율 저하 문제는 해결할 수 없는 단점이 있다.
대한민국 등록특허 10-1066064(2011.09.14. 등록)(태양광 모듈의 원격 모니터링 장치 및 방법)
따라서 본 발명은 상기와 같은 일반적인 태양광 모듈의 크랙 검사시 발생하는 제반 단점 및 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 태양광 모듈이 그룹화된 태양광 발전모듈의 후면에서 일렉트로루미네센스(electrolumlnescence)를 자동으로 측정하도록 하여 정확하면서도 편리하게 태양광 모듈을 검사(특히, 크랙 검사)할 수 있도록 한 태양광 모듈의 일렉트로루미네센스 측정장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 필요한 시점에서 실시간으로 태양광 모듈의 크랙 검사를 온라인으로 진행할 수 있도록 한 태양광 모듈의 일렉트로루미네센스 측정장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 "태양광 모듈의 일렉트로루미네센스 측정장치"의 제1 실시 예는,
태양광 발전모듈을 이루는 복수의 양면형 태양광 모듈에 검사용 전류를 공급하는 전원 공급기;
상기 태양광 발전모듈의 후면에서 태양광 모듈로부터 방출되는 근적외선을 촬영하고, 촬영된 영역별 태양광 모듈 이미지를 출력하는 근적외선 카메라;
상기 근적외선 카메라에 의해 촬영된 영역별 태양광 모듈 이미지에서 태양광 어레이별로 태양광 모듈 이미지를 분류하고, 분류한 태양광 모듈 이미지를 검사 이미지로 생성하여 출력하는 태양광 모듈 검사이미지 생성기; 및
상기 태양광 모듈 검사이미지 생성기에서 생성된 태양광 모듈 검사이미지를 화면에 표출하는 디스플레이기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 태양광 모듈 검사이미지 생성기는,
태양광 모듈 검사이미지 생성시마다 상기 전원 공급기를 제어하여 양면형 태양광 모듈에 검사용 전류를 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 태양광 발전모듈은 전체 영역이 복수의 영역으로 분할되며,
상기 근적외선 카메라는 분할된 영역마다 개별적으로 마련되어 분할된 영역의 태양광 발전모듈만을 촬영하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 태양광 모듈 검사이미지 생성기는,
상기 근적외선 카메라의 위치 정보를 기초로 촬영된 태양광 발전모듈의 영역을 구분하고, 구분한 영역별로 태양광 어레이를 이루는 태양광 모듈 이미지를 분류하여 태양광 모듈 이미지에 위치 식별정보를 부여하여, 이상이 발생한 태양광 모듈의 위치 인지 정보를 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 "태양광 모듈의 일렉트로루미네센스 측정장치"의 제2 실시 예는,
태양광 발전모듈을 이루는 복수의 양면형 태양광 모듈에 검사용 전류를 공급하는 전원 공급기;
상기 태양광 발전모듈의 후면에서 태양광 모듈로부터 방출되는 근적외선을 촬영하고, 촬영된 태양광 발전모듈 이미지를 출력하는 근적외선 카메라;
상기 근적외선 카메라가 상기 태양광 발전모듈의 후면에서 이동 레일을 따라 이동하도록 제어하는 카메라 제어기;
상기 카메라 제어기의 제어에 따라 탑재된 근적외선 카메라를 이동 레일을 따라 이동시키는 카메라 이동수단;
상기 근적외선 카메라에 의해 촬영된 태양광 발전모듈 이미지에서 태양광 어레이별로 태양광 모듈 이미지를 분류하고, 분류한 태양광 모듈 이미지를 검사 이미지로 생성하여 출력하는 태양광 모듈 검사이미지 생성기; 및
상기 태양광 모듈 검사이미지 생성기에서 생성된 태양광 모듈 검사이미지를 화면에 표출하는 디스플레이기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 태양광 모듈이 그룹화된 태양광 발전모듈의 후면에서 일렉트로루미네센스(electrolumlnescence)를 자동으로 측정하도록 하여 정확하면서도 편리하게 태양광 모듈을 검사(특히, 크랙 검사)할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 필요한 시점에서 실시간으로 태양광 모듈의 크랙 검사를 온라인으로 진행할 수 있어, 안전을 추구하면서도 인력비 절감을 도모할 수 있는 효과가 있다.
도 1a 내지 도 1d는 일반적인 태양광 발전 모듈의 태양광 모듈 크랙 검사방법을 설명하는 설명도,
도 2는 본 발명에 따른 태양광 모듈의 일렉트로루미네센스 측정장치의 제1 실시 예 구성도,
도 3은 본 발명에 적용된 양면형 태양광 모듈의 개략 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 태양광 모듈의 일렉트로루미네센스 측정장치의 제2 실시 예 구성도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 태양광 모듈의 일렉트로루미네센스 측정장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
이하에서 설명되는 본 발명에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
<제1 실시 예>
도 2는 본 발명에 따른 태양광 모듈의 일렉트로루미네센스 측정장치의 제1 실시 예 구성도로서, 태양광 발전모듈(1), 전원 공급기(110), 근적외선 카메라(121 - 120+N), 태양광 모듈 검사이미지 생성기(130) 및 디스플레이기(140)를 포함할 수 있다.
태양광 발전모듈(1)은 복수의 양면형 태양광 모듈(10)이 그룹화된 복수의 태양광 어레이로 이루어진다.
이러한 태양광 발전모듈(1)은 전체 영역이 복수의 분할 영역(예를 들어, 21 - 23)으로 분할된다. 태양광 발전모듈(1)을 영역으로 분할할 때, 분할 영역의 개수는 태양광 발전 모듈의 크기 및 면적과 근적외선 카메라의 촬영 영역 등을 고려하는 것이 바람직하다.
양면형 태양광 모듈(10)을 통해 태양 에너지를 전기 에너지로 생산하는 역할을 한다. 즉, 양면형 태양광 모듈(10)이 복수로 그룹화되어 하나의 태양광 어레이를 이루고, 다시 복수의 태양광 어레이가 결합하여 하나의 태양광 발전 모듈(1)을 구현한다.
양면형 태양광 모듈(Bifacial Solar Module)(10)은 도 3에 도시한 바와 같이, 2개의 태양광 모듈(N-P-N-P)이 적층되고 그 하부에 플라스틱판으로 이루어지는 백시트(11)가 있는 형태이다. 윗면에 있는 태양광 모듈은 태양빛을 직접 받아 전력을 생산하고, 하부에 위치한 태양광 모듈은 하늘에서 쏟아지는 태양빛과 땅에서 반사되는 빛을 전부 사용하여 전력을 생산하는 역할을 한다.
전원 공급기(110)는 태양광 발전모듈(1)을 이루는 복수의 양면형 태양광 모듈에 검사용 전류를 공급하는 역할을 한다.
근적외선 카메라(121 - 120+N)는 상기 태양광 발전모듈(1)의 후면에서 태양광 모듈로부터 방출되는 근적외선을 촬영하고, 촬영된 영역별 태양광 모듈 이미지를 출력하는 역할을 한다. 이러한 근적외선 카메라(121 - 120+N)는 분리한 영역에 개별적으로 고정 설치되어, 분할된 영역의 태양광 발전모듈만을 촬영한다. 근적외선 카메라를 고정식으로 태양광 발전모듈의 하부에 설치함으로써, 기존 측정자가 직접 촬영장비를 이용하여 태양광 발전모듈을 촬영하는 불편함 및 추락 등의 위험 요소를 제거할 수 있다.
아울러 근적외선 카메라(121 - 120+N)는 촬영한 영역별 태양광 모듈 이미지를 원거리에 전송할 수 있는 통신 모듈이 탑재된 것으로 가정한다. 이러한 통신 모듈을 이용하여, 온라인으로 태양광 모듈의 크랙 등을 실시간으로 검사할 수 있다. 통신 모듈은 유선 통신 모듈 또는 무선 통신 모듈로 구현할 수 있다.
여기서 복수의 근적외선 카메라(121 - 120+N)의 구성 및 작용은 동일하므로, 이하 설명의 편의를 위해 하나의 근적외선 카메라(121)에 대해서만 설명하기로 한다.
태양광 모듈 검사이미지 생성기(130)는 상기 근적외선 카메라(121 - 120+N)에 의해 촬영된 영역별 태양광 모듈 이미지에서 태양광 어레이별로 태양광 모듈 이미지를 분류하고, 분류한 태양광 모듈 이미지를 검사 이미지로 생성하여 출력하는 역할을 한다.
상기 태양광 모듈 검사이미지 생성기(130)는 태양광 모듈 검사이미지 생성시마다 상기 전원 공급기(110)를 제어하여 양면형 태양광 모듈에 검사용 전류를 공급하도록 제어한다.
이렇게 태양광 모듈 검사시마다 전원 공급기(110)를 제어함으로써, 불필요한 전력 낭비를 방지할 수 있다.
상기 태양광 모듈 검사이미지 생성기(130)는 상기 근적외선 카메라(121)의 위치 정보를 기초로 촬영된 태양광 발전모듈의 영역을 구분하고, 구분한 영역별로 태양광 어레이를 이루는 태양광 모듈 이미지를 분류하여 태양광 모듈 이미지에 위치 식별정보를 부여하여, 이상이 발생한 태양광 모듈의 위치 인지 정보를 제공할 수 있다.
디스플레이기(140)는 상기 태양광 모듈 검사이미지 생성기(130)에서 생성된 태양광 모듈 검사이미지를 화면에 표출하여, 관리자 또는 검사자가 태양광 모듈의 상태를 원격에서 실시간으로 인지할 수 있도록 해준다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 태양광 모듈의 일렉트로루미네센스 측정장치의 제1 실시 예 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 복수의 양면형 태양광 모듈(10)이 그룹화된 복수의 태양광 어레이가 다수 결합하여 이루어진 태양광 발전모듈(1)이 설치된 상태에서, 전체 영역을 복수의 영역(예를 들어, 21 - 23)으로 분할하여 영역을 구분한다.
양면형 태양광 모듈(10)은 도 3에 도시한 바와 같이, 기존 단면형 태양광 모듈에 비하여 설치 비용이 비슷하면서도 발전 효율이 10 - 30%까지 높일 수 있는 패널이다. 양면형 태양광 모듈에 대해서는 당해 분야에 이미 알려진 기술이므로 그에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
상기 분할한 영역 즉, 21 - 23에는 각각 근적외선 카메라(121, 122, 120+N)를 고정 설치한다. 근적외선 카메라를 고정식으로 태양광 발전모듈의 하부에 설치함으로써, 기존 측정자가 직접 촬영장비를 이용하여 태양광 발전모듈을 촬영하는 불편함 및 추락 등의 위험 요소를 제거할 수 있는 효과가 있다.
이와 같은 상태에서 태양광 모듈의 크랙 등의 상태를 검사하고자 하면, 검사자는 입력장치를 통해 태양광 모듈 촬영 지시 명령을 입력한다. 태양광 모듈 촬영 지시 명령에 따라 태양광 모듈 검사이미지 생성기(130)는 통신 라인으로 연결된 전원 공급기(110)에 구동 명령을 전달한다. 근적외선 촬영을 통해 태양광 모듈의 상태를 검사하기 위해서는 기존과 같이 야간에 실시하는 것이 바람직하다.
상기 전원 공급기(110)는 구동 명령에 따라 동작을 하여, 태양광 발전모듈(1)을 이루는 복수의 양면형 태양광 모듈에 검사용 전류를 공급한다. 여기서 검사용 전류는 미리 설정된 상태이며, 전원 공급기(110)는 상기 태양광 모듈 검사이미지 생성기(130)로부터 원격으로 전류 공급 명령이 수신되면 태양광 모듈에 전류를 공급하고, 전류 공급 차단명령이 수신되면 태양광 모듈에 공급하는 전류를 차단하여, 태양광 모듈 검사시에만 태양광 모듈에 전류를 공급하여 전류 낭비를 최소화한다.
태양광 모듈은 전류가 공급되면, 전류(전계)에 자극을 받아 발광을 하여, 근적외선을 방출한다. 이때, 단면형 태양광 모듈은 하부가 알루미늄 판으로 이루어져 하부로 근적외선 방출이 불가능하나, 양면형 태양광 패널은 발광을 하여 근적외선을 상부는 물론 하부로도 백시트를 통해 방출을 한다.
태양광 발전모듈(1)의 하부의 고정 위치한 근적외선 카메라(121)는 상기 태양광 발전모듈(1)의 후면에서 태양광 모듈로부터 방출되는 근적외선을 촬영하고, 촬영된 영역별 태양광 모듈 이미지를 출력한다.
여기서 태양광 발전모듈(1)의 하부에 각각 위치한 복수의 근적외선 카메라는 각각 위치를 식별하기 위한 위치 식별정보를 포함한다. 즉, 근적외선 카메라(121)는 태양광 발전모듈(1)의 분할된 영역 중 제1 영역(21)을 촬영하게 되며, 제1 영역(21)은 전체 태양광 모듈 중 해당 위치 정보가 매핑되어 있다. 따라서 근적외선 카메라(121)에 의해 촬영한 영역별 태양광 모듈 이미지 역시 이미지별로 위치 정보가 매핑된다.
근적외선 카메라(121)는 통신 모듈을 통해 설정된 통신 포맷으로 촬영한 태양광 모듈 이미지를 원거리에 위치한 태양광 모듈 검사이미지 생성기(130)에 전송한다.
상기 태양광 모듈 검사이미지 생성기(130)는 상기 근적외선 카메라(121 - 120+N)에 의해 촬영된 영역별 태양광 모듈 이미지를 내부 메모리에 저장한다. 이어, 태양광 모듈 이미지를 기초로 태양광 어레이별로 태양광 모듈 이미지를 분류한다. 여기서 분류된 태양광 모듈 이미지는 태양광 발전모듈 영역, 태양광 어레이의 식별 정보와 태양광 모듈의 위치 식별정보를 포함한다. 이후, 태양광 발전모듈의 영역 식별정보, 태양광 어레이의 위치 식별 정보 및 태양광 모듈의 위치 식별정보를 포함한 태양광 모듈 이미지를 검사 이미지로 생성하여 디스플레이기(140)에 전달한다.
상기 디스플레이기(140)는 상기 태양광 모듈 검사이미지 생성기(130)에서 생성된 태양광 모듈 검사이미지를 화면에 표출하여, 관리자 또는 검사자가 태양광 모듈의 상태를 원격에서 실시간으로 인지할 수 있도록 한다.
즉, 검사자 또는 관리자는 디스플레이기(140)에 표시되는 태양광 모듈의 근적외선 촬영 이미지를 보고 크랙 등의 상태를 판별할 수 있으며, 이때 화면에 표출되는 태양광 모듈 이미지는 태양광 발전모듈의 분할 영역 정보, 태양광 어레이의 위치 식별 정보 및 태양광 모듈의 위치 식별정보가 함께 표시된다. 따라서, 검사자 또는 관리자는 태양광 모듈에 크랙이 발생한 경우, 어느 위치의 태양광 모듈에 크랙이 발생했는지를 쉽게 인지할 수 있다. 이러한 위치 정보를 활용하여 태양광 모듈 보수시 보수 대상 태양광 모듈의 위치를 쉽게 찾을 수 있어, 유지보수의 시간 단축 및 편의성도 도모한다.
<제2 실시 예>
도 4는 본 발명에 따른 태양광 모듈의 일렉트로루미네센스 측정장치의 제2 실시 예 구성도로서, 태양광 발전모듈(1), 전원 공급기(110), 근적외선 카메라(121), 태양광 모듈 검사이미지 생성기(130), 디스플레이기(140), 카메라 이동수단(160) 및 카메라 제어기(170)를 포함할 수 있다.
이러한 태양광 모듈이 일렉트로루미네센스 측정장치의 제2 실시 예는, 전술한 제1 실시 예에서 근적외선 카메라의 구동을 제어하는 카메라 제어기(170)와 근적외선 카메라를 이동 레일(150)을 따라 이동시키는 카메라 이동수단(160)이 부가된 것이다.
이러한 제2 실시 예는 제1 실시 예와 같이 태양광 발전모듈의 전체 영역을 커버하기 위한 다수의 근적외선 카메라가 필요없이 단일의 근적외선 카메라로 태양광 발전모듈 전체 영역의 촬영이 가능하다는 것이다.
태양광 발전모듈(1)은 복수의 양면형 태양광 모듈(10)이 그룹화된 복수의 태양광 어레이로 이루어진다.
양면형 태양광 모듈(10)을 통해 태양 에너지를 전기 에너지로 생산하는 역할을 한다. 즉, 양면형 태양광 모듈(10)이 복수로 그룹화되어 하나의 태양광 어레이를 이루고, 다시 복수의 태양광 어레이가 결합하여 하나의 태양광 발전 모듈(1)을 구현한다.
양면형 태양광 모듈(Bifacial Solar Module)(10)은 도 3에 도시한 바와 같이, 2개의 태양광 모듈(N-P-N-P)이 적층되고 그 하부에 플라스틱판으로 이루어지는 백시트(11)가 있는 구조입니다. 윗면에 있는 태양광 모듈은 태양빛을 직접 받아 전력을 생산하고, 하부에 위치한 태양광 모듈은 하늘에서 쏟아지는 태양빛과 땅에서 반사되는 빛을 전부 사용하여 전력을 생산하는 역할을 한다.
전원 공급기(110)는 태양광 발전모듈(1)을 이루는 복수의 양면형 태양광 모듈에 검사용 전류를 공급하는 역할을 한다.
근적외선 카메라(121)는 상기 태양광 발전모듈(1)의 후면에서 태양광 모듈로부터 방출되는 근적외선을 촬영하고, 촬영된 영역별 태양광 모듈 이미지를 출력하는 역할을 한다. 근적외선 카메라를 태양광 발전모듈의 하부에서 자동 이동하도록 설치함으로써, 기존 측정자가 직접 촬영장비를 이용하여 태양광 발전모듈을 촬영하는 불편함 및 추락 등의 위험 요소를 제거할 수 있다.
아울러 근적외선 카메라(121)는 촬영한 태양광 모듈 이미지를 원거리에 전송할 수 있는 통신 모듈이 탑재된 것으로 가정한다. 이러한 통신 모듈을 이용하여, 온라인으로 태양광 모듈의 크랙 등을 실시간으로 검사할 수 있다. 통신 모듈은 유선 통신 모듈 또는 무선 통신 모듈로 구현할 수 있다.
카메라 제어기(170)는 상기 태양광 모듈 검사이미지 생성기(130)와 연동하여, 태양광 모듈 검사시 상기 근적외선 카메라(121)가 상기 태양광 발전모듈(1)의 후면에서 이동 레일(150)을 따라 이동하도록 제어하는 역할은 한다. 컨트롤러, 마이컴, 마이크로프로세서, 중앙처리장치와 같은 제어장치로 구현할 수 있다.
카메라 이동수단(160)은 상기 카메라 제어기(170)의 제어에 따라 탑재된 근적외선 카메라(121)를 이동 레일(150)을 따라 이동시키는 역할을 한다. 이러한 카메라 이동수단(160)은 정방향 및 역방향으로 회전 가능한 정역 모터, 정역 모터에 의해 회전하는 이동 바퀴 등으로 구현할 수 있다.
태양광 모듈 검사이미지 생성기(130)는 상기 근적외선 카메라(121)에 의해 촬영된 태양광 모듈 이미지에서 태양광 어레이별로 태양광 모듈 이미지를 분류하고, 분류한 태양광 모듈 이미지를 검사 이미지로 생성하여 출력하는 역할을 한다.
상기 태양광 모듈 검사이미지 생성기(130)는 태양광 모듈 검사이미지 생성시마다 상기 전원 공급기(110)를 제어하여 양면형 태양광 모듈에 검사용 전류를 공급하도록 제어한다.
이렇게 태양광 모듈 검사시마다 전원 공급기(110)를 제어함으로써, 불필요한 전력 낭비를 방지할 수 있다.
상기 태양광 모듈 검사이미지 생성기(130)는 상기 근적외선 카메라(121)의 위치 정보를 기초로 촬영된 태양광 발전모듈의 영역을 구분하고, 구분한 영역별로 태양광 어레이를 이루는 태양광 모듈 이미지를 분류하여 태양광 모듈 이미지에 위치 식별정보를 부여하여, 이상이 발생한 태양광 모듈의 위치 인지 정보를 제공할 수 있다.
디스플레이기(140)는 상기 태양광 모듈 검사이미지 생성기(130)에서 생성된 태양광 모듈 검사이미지를 화면에 표출하여, 관리자 또는 검사자가 태양광 모듈의 상태를 원격에서 실시간으로 인지할 수 있도록 해준다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 태양광 모듈의 일렉트로루미네센스 측정장치의 제2 실시 예 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 복수의 양면형 태양광 모듈(10)이 그룹화된 복수의 태양광 어레이가 다수 결합하여 이루어진 태양광 발전모듈(1)이 설치되어 있다고 가정을 한다.
양면형 태양광 모듈(10)은 도 3에 도시한 바와 같이, 기존 단면형 태양광 모듈에 비하여 설치 비용이 비슷하면서도 발전 효율이 10 -30%까지 높일 수 있는 패널이다. 양면형 태양광 모듈에 대해서는 당해 분야에 이미 알려진 기술이므로 그에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
이와 같은 상태에서 태양광 모듈의 크랙 등의 상태를 검사하고자 하면, 검사자는 입력장치를 통해 태양광 모듈 촬영 지시 명령을 입력한다. 태양광 모듈 촬영 지시 명령에 따라 태양광 모듈 검사이미지 생성기(130)는 통신 라인으로 연결된 전원 공급기(110) 및 카메라 제어기(170)에 구동 명령을 전달한다. 근적외선 촬영을 통해 태양광 모듈의 상태를 검사하기 위해서는 기존과 같이 야간에 실시하는 것이 바람직하다.
상기 전원 공급기(110)는 구동 명령에 따라 동작을 하여, 태양광 발전모듈(1)을 이루는 복수의 양면형 태양광 모듈에 검사용 전류를 공급한다. 여기서 검사용 전류는 미리 설정된 상태이며, 전원 공급기(110)는 상기 태양광 모듈 검사이미지 생성기(130)로부터 원격으로 전류 공급 명령이 수신되면 태양광 모듈에 전류를 공급하고, 전류 공급 차단명령이 수신되면 태양광 모듈에 공급하는 전류를 차단하여, 태양광 모듈 검사시에만 태양광 모듈에 전류를 공급하여 전류 낭비를 최소화한다.
태양광 모듈은 전류가 공급되면, 전류(전계)에 자극을 받아 발광을 하여, 근적외선을 방출한다. 이때, 단면형 태양광 모듈은 하부가 알루미늄 판으로 이루어져 하부로 근적외선 방출이 불가능하나, 양면형 태양광 패널은 발광을 하여 근적외선을 상부는 물론 하부로도 백시트를 통해 방출을 한다.
아울러 카메라 제어기(170)는 근적외선 카메라(1210가 탑재된 카메라 이동수단(160)을 동작시켜, 근적외선 카메라(121)가 이동 레일(150)을 따라 이동하면서 태양광 발전모듈(1)의 전체 영역을 촬영하도록 한다.
실제 태양광 발전모듈(1)은 복수의 태양광 어레이로 이루어지며, 근적외선 촬영은 첫 태양광 어레이부터 미리 정해진 순서에 따라 태양광 어레이를 순차 촬영한다. 이때, 카메라 제어기(170)는 근적외선 카메라(121)의 첫 위치를 인지하고 있으며, 카메라 이동수단(160)의 정역 모터의 방향 정보와 회전 정보 및 속도 정보를 이용하여 태양광 발전모듈(1)의 현재 촬영 위치 정보를 인지한다. 그리고 인지한 촬영 위치 정보를 근적외선 카메라(121)에 제공하여, 근적외선 카메라(121)에서 촬영된 태양광 어레이 이미지 정보를 전송할 때 해당 위치 정보와 매핑하여, 추후 크랙이 발생한 태양광 모듈의 유지보수시 해당 위치 정보를 이용할 수 있도록 한다.
근적외선 카메라(121)는 상기 카메라 이동수단(160)의 동작에 따라 이동레일(150)을 따라 태양광 발전모듈(1)의 후면에서 이동하면서, 태양광 모듈로부터 방출되는 근적외선을 촬영하고, 촬영된 태양광 모듈 이미지를 출력한다.
근적외선 카메라(121)는 통신 모듈을 통해 설정된 통신 포맷으로 촬영한 태양광 모듈 이미지를 원거리에 위치한 태양광 모듈 검사이미지 생성기(130)에 전송한다. 여기서 전송되는 태양광 모듈 이미지에는 태양광 발전모듈의 위치 정보가 포함되어 있다.
상기 태양광 모듈 검사이미지 생성기(130)는 상기 근적외선 카메라(121)에 의해 촬영된 태양광 모듈 이미지를 내부 메모리에 저장한다. 이어, 태양광 발전모듈의 위치 식별정보를 포함한 태양광 모듈 이미지를 검사 이미지로 생성하여 디스플레이기(140)에 전달한다.
상기 디스플레이기(140)는 상기 태양광 모듈 검사이미지 생성기(130)에서 생성된 태양광 모듈 검사이미지를 화면에 표출하여, 관리자 또는 검사자가 태양광 모듈의 상태를 원격에서 실시간으로 인지할 수 있도록 한다.
즉, 검사자 또는 관리자는 디스플레이기(140)에 표시되는 태양광 모듈의 근적외선 촬영 이미지를 보고 크랙 등의 상태를 판별할 수 있으며, 이때 화면에 표출되는 태양광 모듈 이미지는 태양광 발전모듈의 위치 식별정보가 함께 표시된다. 따라서, 검사자 또는 관리자는 태양광 모듈에 크랙이 발생한 경우, 어느 위치의 태양광 모듈에 크랙이 발생했는지를 쉽게 인지할 수 있다. 이러한 위치 정보를 활용하여 태양광 모듈 보수시 보수 대상 태양광 모듈의 위치를 쉽게 찾을 수 있어, 유지보수의 시간 단축 및 편의성도 도모한다.
이상 상술한 본 발명은 태양광 모듈이 그룹화된 태양광 발전모듈의 후면에서 일렉트로루미네센스(electrolumlnescence)를 자동으로 측정하도록 하여 정확하면서도 편리하게 태양광 모듈을 검사(특히, 크랙 검사)할 수 있다.
또한, 필요한 시점에서 실시간으로 태양광 모듈의 크랙 검사를 온라인으로 진행할 수 있어, 안전을 추구하면서도 인력비 절감 등을 도모한다.
또한, 크랙이 발생한 태양광 모듈의 위치 정보를 제공함으로써, 유지보수에 편의성도 제공한다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
1: 태양광 발전 모듈
10: 태양광 모듈
21 - 23: 제1 내지 제3 분할 영역
110: 전원 공급기
121 - 120+N: 근적외선 카메라
130: 태양광모듈 검사이미지 생성기
140: 디스플레이기
150: 이동 레일
160: 카메라 이동수단
170: 카메라 제어기

Claims (5)

  1. 태양광 모듈의 일렉트로루미네센스(E.L)를 측정하는 장치로서,
    태양광 발전모듈을 이루는 복수의 양면형 태양광 모듈에 검사용 전류를 공급하는 전원 공급기;
    상기 태양광 발전모듈의 후면에서 태양광 모듈로부터 방출되는 근적외선을 촬영하고, 촬영된 영역별 태양광 모듈 이미지를 출력하는 근적외선 카메라;
    상기 근적외선 카메라에 의해 촬영된 영역별 태양광 모듈 이미지에서 태양광 어레이별로 태양광 모듈 이미지를 분류하고, 분류한 태양광 모듈 이미지를 검사 이미지로 생성하여 출력하는 태양광 모듈 검사이미지 생성기; 및
    상기 태양광 모듈 검사이미지 생성기에서 생성된 태양광 모듈 검사이미지를 화면에 표출하는 디스플레이기를 포함하고,
    상기 근적외선 카메라는 촬영한 영역별 태양광 모듈 이미지를 원거리에 전송할 수 있는 통신 모듈을 탑재하고, 상기 탑재된 통신 모듈을 이용하여 촬영한 태양광 모듈 이미지를 원거리에 전송하여 온라인으로 태양광 모듈의 크랙을 실시간 검사할 수 있도록 하며,
    상기 태양광 모듈 검사이미지 생성기는 원격으로 전류 공급 명령이 수신되면 태양광 모듈에 전류를 공급하고, 전류 공급 차단명령이 수신되면 태양광 모듈에 공급하는 전류를 차단하여, 태양광 모듈 검사시에만 태양광 모듈에 전류를 공급하여 전류 낭비를 최소화하며,
    상기 디스플레이기는 화면에 태양광 모듈 이미지를 표출할 때 태양광 발전모듈의 분할 영역 정보, 태양광 어레이의 위치 식별 정보 및 태양광 모듈의 위치 식별정보를 함께 표시하여, 검사자 또는 관리자가 크랙이 발생한 태양광 모듈의 위치를 쉽게 인지하도록 해주고,
    상기 태양광 모듈 검사이미지 생성기는 태양광 모듈 검사이미지 생성시마다 상기 전원 공급기를 제어하여 양면형 태양광 모듈에 검사용 전류를 공급하도록 제어하여 불필요한 전력 낭비를 방지하며,
    상기 태양광 발전모듈은 전체 영역이 복수의 분할 영역으로 분할되며,
    상기 근적외선 카메라는 분할된 분할 영역마다 개별적으로 마련되어 분할 영역의 태양광 발전모듈만을 촬영하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 일렉트로루미네센스 측정장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에서, 상기 태양광 모듈 검사이미지 생성기는,
    상기 근적외선 카메라의 위치 정보를 기초로 촬영된 태양광 발전모듈의 영역을 구분하고, 구분한 영역별로 태양광 어레이를 이루는 태양광 모듈 이미지를 분류하여 태양광 모듈 이미지에 위치 식별정보를 부여하여, 이상이 발생한 태양광 모듈의 위치 인지 정보를 제공하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 일렉트로루미네센스 측정장치.
  5. 태양광 모듈의 일렉트로루미네센스를 측정하는 장치로서,
    태양광 발전모듈을 이루는 복수의 양면형 태양광 모듈에 검사용 전류를 공급하는 전원 공급기;
    상기 태양광 발전모듈의 후면에서 태양광 모듈로부터 방출되는 근적외선을 촬영하고, 촬영된 태양광 발전모듈 이미지를 출력하는 근적외선 카메라;
    상기 근적외선 카메라가 상기 태양광 발전모듈의 후면에서 이동 레일을 따라 이동하도록 제어하는 카메라 제어기;
    상기 카메라 제어기의 제어에 따라 탑재된 근적외선 카메라를 이동 레일을 따라 이동시키는 카메라 이동수단;
    상기 근적외선 카메라에 의해 촬영된 태양광 발전모듈 이미지에서 태양광 어레이별로 태양광 모듈 이미지를 분류하고, 분류한 태양광 모듈 이미지를 검사 이미지로 생성하여 출력하는 태양광 모듈 검사이미지 생성기; 및
    상기 태양광 모듈 검사이미지 생성기에서 생성된 태양광 모듈 검사이미지를 화면에 표출하는 디스플레이기를 포함하고,
    상기 근적외선 카메라는 촬영한 영역별 태양광 모듈 이미지를 원거리에 전송할 수 있는 통신 모듈을 탑재하고, 상기 탑재된 통신 모듈을 이용하여 촬영한 태양광 모듈 이미지를 원거리에 전송하여 온라인으로 태양광 모듈의 크랙을 실시간 검사할 수 있도록 하며,
    상기 태양광 모듈 검사이미지 생성기는 원격으로 전류 공급 명령이 수신되면 태양광 모듈에 전류를 공급하고, 전류 공급 차단명령이 수신되면 태양광 모듈에 공급하는 전류를 차단하여, 태양광 모듈 검사시에만 태양광 모듈에 전류를 공급하여 전류 낭비를 최소화하며,
    상기 디스플레이기는 화면에 태양광 모듈 이미지를 표출할 때 태양광 발전모듈의 분할 영역 정보, 태양광 어레이의 위치 식별 정보 및 태양광 모듈의 위치 식별정보를 함께 표시하여, 검사자 또는 관리자가 크랙이 발생한 태양광 모듈의 위치를 쉽게 인지하도록 해주며,
    상기 태양광 모듈 검사이미지 생성기는 태양광 모듈 검사이미지 생성시마다 상기 전원 공급기를 제어하여 양면형 태양광 모듈에 검사용 전류를 공급하도록 제어하여 불필요한 전력 낭비를 방지하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 일렉트로루미네센스 측정장치.








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