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新イメージングシステム、明るい陽光下でもソーラパネル欠陥を明らかに

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October, 12, 2021, Washington--南京理工大学(NJUST)の研究チームは、どんな気象条件でも、完全および部分的日光でSiソーラパネルの欠陥を検出できる新システムを開発、実証した。現在の欠陥検出法は、昼光条件では使用できないので、新システムは、ソーラパネルの最適動作の維持が遙かに容易になる。

シリコンソーラパネルは、世界のソーラパネルの約90%を占め、製造、取扱、インストレーション中に起こる欠陥がある。これらの欠陥は、ソワーラパネルの効率を大幅に低下させるので、迅速かつ簡単に欠陥を検出することが重要である。

Applied Opticsで、中国南京理工大学の研究チームは、新しいハードウエアとソフトウエアの独自の組合せにより、ソーラパネルの欠陥が陽光下でも鮮明にイメージング、分析できることを示した。

「今日の欠陥検出システムが欠陥検出に使えるのは夜か、ソーラパネルを取り出し日陰に移動した時にのみである」と研究チームのYunsheng Qianは説明している。「このシステムが、PV発電所で欠陥を発見し、迅速に特定するために役立つように使われることを期待している。これらのシステムが、最大レベルで発電できるようにするためである」。

新しい研究では、チームはいかなる陽光条件でも機能する全天候イメージングシステムを開発した。欠陥が見えるようにするためにチームは、ソーラパネルに変調電流を適用するソフトウエアを開発した。これにより、素早くON/OFFする光を発光させる。非常に高いフレームレートのInGaAsディテクタを使い、電流を印可し、ソーラパネルの連続画像を撮る。チームは、検出される波長を1150nmに限定し、画像から太陽の迷光の一部を除去する。

「高速イメージングにより、より多くの画像間の区別できるように収集する画像が増える。重要な開発は、連続画像の変調と非変調部分を区別し、この差を拡大するアルゴリズムだった。これにより、高照射照度でもソーラパネルの欠陥が鮮明に撮像できる」と論文の筆頭著者、Shen Wuは説明している。

そのシステムをテストするためにチームは、それを単結晶シリコンと多結晶シリコンの両方のソーラパネルに適用した。結果から、同システムは、0~1300W/㎡照射でシリコンベースソーラパネルの欠陥を検出できることが分かった。これは、完全な暗黒から完全陽光の範囲の光条件に等しい。

研究チームは、現在、ソフトウエアがデジタル雑音の低減に役立ち、画像品質のさらなる改善に寄与するように取り組んでいる。狙いは、ディテクタが、画像の変化をより正確に収集できることである。また、取得画像が自動的に欠陥タイプを特定し、検査プロセスを簡素化するために人工知能の適用を検討する。