“熱像儀是生產(chǎn)過程中進(jìn)行質(zhì)量控制和現(xiàn)場檢查的理想工具”

在屋頂安裝太陽能發(fā)電裝置可將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，然后再轉(zhuǎn)化為收益——太陽能發(fā)電裝置是一項(xiàng)高回報(bào)投資。但要保證數(shù)十年內(nèi)獲得高產(chǎn)量、高回報(bào)，質(zhì)量保證是關(guān)鍵。太陽能組件作為太陽能發(fā)電裝置的重要組成部分，必可靠耐用，并能持續(xù)數(shù)年生產(chǎn)電能。

光伏電站的質(zhì)量問題由來已久，根據(jù)權(quán)威認(rèn)證機(jī)構(gòu)對國內(nèi)已經(jīng)在運(yùn)行的多座大型晶硅組件光伏電站進(jìn)行的質(zhì)量檢測，調(diào)查發(fā)現(xiàn)光伏組件普遍存在各種質(zhì)量問題，如熱斑、隱裂和功率衰減等，對電站的發(fā)電量、KPI指標(biāo)、電站收益及日常運(yùn)行維護(hù)帶來嚴(yán)重影響。

警惕電站隱形殺手

熱斑效應(yīng)被稱為光伏組件四大火災(zāi)隱患之一。在實(shí)際使用太陽電池中，若熱斑效應(yīng)產(chǎn)生的溫度超過了一定極限將會(huì)使電池組件上的焊點(diǎn)熔化并毀壞柵線，從而導(dǎo)致整個(gè)太陽電池組件的報(bào)廢。據(jù)國外權(quán)威統(tǒng)計(jì)，熱斑效應(yīng)使太陽電池組件的實(shí)際使用壽命至少減少10%。

組件上的熱斑效應(yīng)，一般由外部原因和內(nèi)部原因兩類造成。常見的外部原因有：組件表面積灰嚴(yán)重且厚薄不均，鳥糞、污物、落葉、方陣組件前部的草木以及周邊建筑物或電線桿等陰影遮擋，以及場地不平整、方陣東西設(shè)計(jì)間距不足造成的自陰影等，使得組件局部光照低于其他正常部位，被遮擋的電池或組件被置于反向偏置狀態(tài)，消耗其他電池的功率，而功率以熱能形式釋放，導(dǎo)致該電池片溫度較其他正常電池片的溫度高。外在因素導(dǎo)致的熱斑問題在光伏電站中普遍存在，可在日常運(yùn)維工作中采取清洗等措施進(jìn)行消除。

內(nèi)部原因和組件的生產(chǎn)制造工藝(特別是焊接和層壓)、電池片質(zhì)量(反向特性、邊緣漏電流過大)、接線盒中二極管的長期可靠性、EVA和背板的耐高溫及阻燃能力等因素都有關(guān)系，內(nèi)部原因造成的熱斑由于是先天性不足，在電站的運(yùn)行期間將長期存在，對電站的可靠性帶來嚴(yán)重安全隱患，任何一個(gè)熱斑點(diǎn)造成的功率損耗將限制了組串的輸出功率。

如何準(zhǔn)確檢測問題組件?

德國SOLON公司已經(jīng)實(shí)現(xiàn)熱像儀應(yīng)用于太陽能組件質(zhì)量控制和檢查的潛在技術(shù)。SOLON研發(fā)部門經(jīng)理Oliver Frank解釋道：“我們將FLIR紅外熱像儀廣泛應(yīng)用于我們的研發(fā)部門及現(xiàn)場作業(yè)?！?FLIR紅外熱像儀在確保太陽能組件在其壽命周期內(nèi)質(zhì)量良好方面可發(fā)揮重要作用。

SOLON公司于1997年在柏林成立，是積極活躍于全球平臺的太陽能系統(tǒng)供應(yīng)商。該公司業(yè)務(wù)主要涉及光伏發(fā)電系統(tǒng)、大型屋頂安裝系統(tǒng)和太陽能發(fā)電全套裝置的工程規(guī)劃及建設(shè)，以及太陽能組件的生產(chǎn)。SOLON集團(tuán)已經(jīng)在德國、意大利、法國及美國建立分公司。

太陽能組件制造商生產(chǎn)的組件必可靠牢固，能夠持續(xù)運(yùn)行數(shù)十年。SOLON公司不負(fù)責(zé)生產(chǎn)太陽能電池，這意味著SOLON公司必進(jìn)行質(zhì)量控制。Frank解釋道：“SOLON是制造商，為確保所有太陽能組件達(dá)到我們自己設(shè)定的高標(biāo)準(zhǔn)，我們必對所有的太陽能電池和組件材料進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量測試。測試太陽能組件材料時(shí)，主要檢測其受壓、耐溫、耐濕等能力。但要進(jìn)行分流檢測及太陽能電池常規(guī)質(zhì)量測試，則必發(fā)揮熱像儀的重要作用。”

Frank繼續(xù)表示：“為檢測太陽能電池在夾疊粘合成形前是否存在分流，我們將反偏壓應(yīng)用于其中一塊電池中，并使用FLIR Systems公司的紅外熱像儀查看其熱成像模式。熱點(diǎn)表明電池的半導(dǎo)體材料在制造時(shí)出現(xiàn)缺陷，導(dǎo)致局部分流的出現(xiàn)。進(jìn)行這一測試可確保電池質(zhì)量高于一定水平。”

紅外熱像儀的作用顯著

FLIR P65紅外熱像儀被SOLON 柏林總部研發(fā)部門應(yīng)用于這一領(lǐng)域。Frank對此非常滿意?！?006年我們購買了此款紅外熱像儀，到現(xiàn)在它還未出現(xiàn)任何故障。熱像儀分流測試對新生產(chǎn)的太陽能電池進(jìn)行質(zhì)量測試作用十分顯著。”

目前市場上應(yīng)用于分流測試的熱像儀是FLIR T650sc款，其非制冷微量熱型探測器提供的熱圖像的分辨率為640×480像素，熱靈敏度低于20mK。該款熱像儀還包含自動(dòng)對比度優(yōu)化算法，方便對具體物體進(jìn)行熱分析。它還具有互換鏡頭及的相機(jī)特性，所以FLIR T650sc紅外熱像儀成為太陽能電池分流檢測測試的理想工具實(shí)屬實(shí)至名歸。

Frank繼續(xù)說道：“研發(fā)部門取得成功后，我們便購買了兩臺FLIR T系列紅外熱像儀，并將其應(yīng)用于現(xiàn)場檢查。這些熱像儀小巧質(zhì)輕，符合人體工程學(xué)設(shè)計(jì)，適用于現(xiàn)場檢查?！?/p>

SOLON公司售后服務(wù)部門熱成像專家Volker Denzler解釋道，現(xiàn)場檢查由維修部門負(fù)責(zé)?！拔覀冊趯⑻柲馨l(fā)電裝置移交給客戶之前，會(huì)使用這些熱像儀對其進(jìn)行檢查，確保一切完好無損。但是我們也為SOLON太陽能發(fā)電裝置購買商提供監(jiān)測、運(yùn)行和維修服務(wù)。”

Denzler繼續(xù)表示：“熱像儀為我們的現(xiàn)場檢查方法增添了諸多便利。沒有買FLIR紅外熱像儀之前，我們必親手測量每個(gè)電池電板。大家都能想象，這種做法非常耗時(shí)，尤其對于大型裝置來說。即使找到了問題所在的那個(gè)電池板，還得猜測到底是哪塊或哪些電池出現(xiàn)了問題?！?/p>

迅速發(fā)現(xiàn)問題

“通過FLIR Systems公司的紅外熱像儀，我們可以很快發(fā)現(xiàn)組件的哪個(gè)部位出現(xiàn)了問題，而且通過熱圖像很快便能發(fā)現(xiàn)到底是何問題。造成太陽能組件問題可能有多種原因，并且解決每個(gè)問題所需的方法也不同?！?/p>

熱圖像上的熱點(diǎn)說明了問題發(fā)生的原因。一般情況下，熱反常表明出現(xiàn)問題的太陽能組件產(chǎn)電量有所損耗，有些情況下，熱點(diǎn)溫度可能很高，被視為存在安全隱患。但這些問題一般都可以解決?！拔覀儼l(fā)現(xiàn)，問題產(chǎn)生的原因一般都出現(xiàn)在連接問題上。隨著使用時(shí)間的推移，電源連接有時(shí)會(huì)輕微退化，但這些問題一般都可以很輕松地解決?！?/p>

熱像儀有助于發(fā)現(xiàn)問題原因

造成電池故障和破損的其他原因有保護(hù)性玻璃層破損、旁路二極管出現(xiàn)故障、有陰影等等。Denzler解釋認(rèn)為：“FLIR紅外熱像儀是目前市場上發(fā)現(xiàn)問題所在，解答組件產(chǎn)電量下降的原因的佳工具。尤其在旁路二極管存在缺陷的情況下——假設(shè)是由閃電引起——?jiǎng)t很難檢查到問題，但熱圖像上可以很清晰地呈現(xiàn)二極管缺陷。這樣的例子不勝枚舉。不管造成太陽能組件故障的原因何在，確定太陽能組件的溫度模式是找到問題非常重要的一個(gè)步驟?！?/p>

Denzler不僅關(guān)注組件本身?！拔覀儠?huì)檢查整個(gè)裝置，包括電纜、連接器、盒及逆變器。FLIR Systems公司的這些紅外熱像儀也是對電力系統(tǒng)進(jìn)行常規(guī)維修的理想工具。”