중국 과학자들은 모든 기상 조건에서 작동할 수 있는 실리콘 태양 전지판 결함 감지 시스템을 개발하고 시연했습니다. 프로젝트의 독창성은 패널의 품질을 평가하는 기존 방법을 일광 조건에서 적용할 수 없다는 것입니다.
전 세계 태양광 패널의 약 90%가 실리콘으로 제조되지만 생산, 설치 또는 유지보수 중에 발생하는 결함이 있는 경우가 많습니다. 이러한 결함은 이미 그다지 높지 않은 패널의 효율성을 크게 감소시키므로 빠르고 쉬운 감지가 중요한 작업입니다.
이 솔루션은 Nanjing University of Science and Technology(PRC)의 과학자들이 제안했으며 과학 저널 Applied Optics에 프로젝트 결과를 발표했습니다. 최신 하드웨어 및 소프트웨어 솔루션을 결합한 시스템으로 밝은 빛에서도 태양광 패널의 결함을 명확하게 표시하고 분석할 수 있습니다.
작동하는 동안 시스템은 변조된 전류를 패널을 통해 통과시켜 높은 주파수에서 켜지고 꺼지는 빛을 방출합니다. 그런 다음 고주파 InGaAs 센서(인듐, 갈륨 및 비소 화합물 기반)를 사용하여 일련의 이미지를 촬영합니다. 햇빛에 의해 생성된 노이즈를 보상하기 위해 필터를 사용하여 1150nm(적외선) 주변의 파장으로 감지를 제한합니다.
낮음(왼쪽), 중간(중앙) 및 강한(오른쪽) 햇빛 아래의 태양 전지판. 맨 위 행은 기존 결함 감지 시스템의 이미지이고 맨 아래 행은 새 시스템의 이미지입니다.
“매우 높은 프레임 속도를 통해 많은 수의 이미지를 수집할 수 있으므로 이미지의 더 많은 변화를 식별할 수 있습니다. 개발은 일련의 이미지에서 변조된 요소와 변조되지 않은 요소를 구별한 다음 차이를 증가시키는 새로운 알고리즘을 기반으로 합니다. 이를 통해 높은 조명 조건에서 태양 전지판 결함을 명확하게 식별할 수 있습니다.”라고 프로젝트 작성자 중 한 명인 Sheng Wu가 설명했습니다.
시스템을 테스트하기 위해 과학자들은 단결정 및 다결정 실리콘 기반의 태양 전지판에 시스템을 연결했습니다. 테스트는 시스템이 완전한 어둠에서 밝은 햇빛에 이르는 조명에 해당하는 0 ~ 1300W/m² 범위의 복사 강도 조건에서 실리콘 태양 전지판의 결함을 성공적으로 감지하는 것으로 나타났습니다.
현재 프로젝트 작성자는 소프트웨어를 개선하기 위해 노력하고 있습니다. 덕분에 더 정확한 이미지를 얻기 위해 노이즈의 영향을 줄일 수 있습니다. 앞으로 인공지능 알고리즘을 사용해 결함 유형을 자동으로 식별하고 검증 프로세스를 더욱 간소화할 계획이다.
2021-10-03 12:37:00
작가: Vitalii Babkin