[發(fā)明專利]一種太陽(yáng)能電池及光伏組件的串聯(lián)電阻成像檢測(cè)方法與系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710851139.0
• 申請(qǐng)日: 2017-09-20
• 公開（公告）號(hào): CN107612505B
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋鵬;劉俊巖;徐宏圖;王飛;王揚(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02S50/15
• 分類號(hào): H02S50/15
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

1.一種太陽(yáng)能電池及光伏組件的串聯(lián)電阻成像檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述檢測(cè)系統(tǒng)包括近紅外相機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡、計(jì)算機(jī)、三維移動(dòng)臺(tái)、帶通濾波片、激光器、光束整形擴(kuò)束裝置、可調(diào)阻值無(wú)感電阻和繼電器，其中：

所述三維移動(dòng)臺(tái)上固定有被測(cè)樣件，調(diào)節(jié)三維移動(dòng)臺(tái)使被測(cè)樣件在近紅外相機(jī)視野內(nèi)清晰可見；

所述繼電器與被測(cè)樣件的正負(fù)極相連；

所述可調(diào)阻值無(wú)感電阻與繼電器并聯(lián)；

所述帶通濾波片設(shè)置在近紅外相機(jī)鏡頭前；

所述激光器和光束整形擴(kuò)束裝置的個(gè)數(shù)均為兩個(gè)，一個(gè)激光器連接一個(gè)光束整形裝置；

所述計(jì)算機(jī)控制數(shù)據(jù)采集卡一路產(chǎn)生直流信號(hào)激勵(lì)兩個(gè)激光器輸出直流激光，調(diào)節(jié)光束整形裝置使激光器擴(kuò)束光斑均勻照射被測(cè)樣件表面進(jìn)行載流子注入；另一路產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)激勵(lì)繼電器，從而實(shí)現(xiàn)繼電器開關(guān)功能；

所述繼電器與近紅外相機(jī)同步觸發(fā)，在激勵(lì)繼電器的同時(shí)用近紅外相機(jī)對(duì)圖像序列進(jìn)行同步采集；

所述近紅外相機(jī)將采集的圖像序列傳送至計(jì)算機(jī)進(jìn)行同步鎖相處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高信噪比的光致鎖相發(fā)光成像。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池及光伏組件的串聯(lián)電阻成像檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述被測(cè)樣件為太陽(yáng)能電池或者光伏組件。

3.一種利用權(quán)利要求1或2所述檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行太陽(yáng)能電池及光伏組件的串聯(lián)電阻成像檢測(cè)的方法，其特征在于所述方法步驟如下：

（1）確定要測(cè)量的被測(cè)樣件，將繼電器與被測(cè)樣件的正負(fù)極相連；將被測(cè)樣件固定在三維移動(dòng)臺(tái)上，調(diào)節(jié)三維移動(dòng)臺(tái)使被測(cè)樣件處于近紅外相機(jī)的有效焦距和視野范圍內(nèi)；

（2）開啟太陽(yáng)能電池及組件的光致鎖相發(fā)光成像檢測(cè)系統(tǒng)；

（3）計(jì)算機(jī)控制軟件發(fā)出直流信號(hào)，通過數(shù)據(jù)采集卡一模擬輸出口控制兩個(gè)激光器輸出激光，設(shè)置激光光強(qiáng)強(qiáng)度為0.2sun，調(diào)節(jié)光束整形裝置使激光器擴(kuò)束光斑均勻照射被測(cè)樣件表面，調(diào)整近紅外相機(jī)的焦距，使被測(cè)樣件在近紅外相機(jī)內(nèi)清晰可見，測(cè)量被測(cè)樣件兩端電壓V₁；

（4）計(jì)算機(jī)控制軟件發(fā)出調(diào)制信號(hào)，通過數(shù)據(jù)采集卡另一模擬輸出口觸發(fā)繼電器，同時(shí)觸發(fā)近紅外相機(jī)采集圖像序列，計(jì)算機(jī)對(duì)近紅外相機(jī)采集的圖像序列進(jìn)行同步鎖相運(yùn)算，得到0.2sun下的光致鎖相發(fā)光圖像A，停止激光器輸出激光；通過發(fā)光強(qiáng)度與電壓的公式A_i=C_iexp(V₁/V_t) 得到圖像校正系數(shù)C_i，其中i為圖像像素點(diǎn)位置，C為圖像校正系數(shù)，V_t為熱電壓，A_i為第i個(gè)像素點(diǎn)的發(fā)光強(qiáng)度值；

（5）計(jì)算機(jī)控制軟件發(fā)出直流信號(hào)，通過數(shù)據(jù)采集卡一模擬輸出口控制兩個(gè)激光器輸出激光，設(shè)置激光光強(qiáng)強(qiáng)度為1sun，測(cè)量開路電壓V_oc及短路電流密度J_sc，通過二極管模型J_sc=J₀exp(V_oc/V_t)計(jì)算得到暗飽和電流密度J₀；

（6）將可調(diào)阻值無(wú)感電阻與繼電器并聯(lián)，調(diào)節(jié)阻值使回路處于最大功率點(diǎn)位置，測(cè)量?jī)啥穗妷?Italic>V_a；

步驟（7）：計(jì)算機(jī)控制軟件發(fā)出調(diào)制信號(hào)，通過數(shù)據(jù)采集卡另一模擬輸出口觸發(fā)繼電器，同時(shí)觸發(fā)近紅外相機(jī)采集圖像序列，計(jì)算機(jī)對(duì)近紅外相機(jī)采集的圖像序列進(jìn)行同步鎖相運(yùn)算，得到1sun下的光致鎖相發(fā)光圖像B，停止激光器輸出激光；通過步驟（4）得到的圖像校正系數(shù)C_i得到該電路狀態(tài)下的局部電壓V_i圖像；

步驟（8）：由公式J_i=J_sc-J₀exp(V_i/V_t)，得到電流密度J_i；根據(jù)歐姆定律R_i=(V_i-V_a)/J_i，得到串聯(lián)電阻圖像R_i。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽(yáng)能電池及光伏組件的串聯(lián)電阻成像檢測(cè)方法，其特征在于所述V_t常溫下為0.026V。