Немецкие ученые создали метод фотоизмерения характеристик солнечных панелей

Группа ученых из Германии представила методику, позволяющую использовать недорогую цифровую фотокамеру для количественного анализа характеристик кремниевых солнечных панелей. Данный подход основан на явлении электролюминесценции, возникающем при подаче электрического тока на панели. Модифицированная камера Canon EOS 4000D в сочетании с алгоритмом анализа позволяет оценивать параметры солнечных модулей по полученным изображениям.

При подключении панелей к источнику тока они начинают испускать слабое инфракрасное излучение, которое можно зарегистрировать. Для этого исследователи заменили штатный блокирующий ИК-фильтр камеры на длинноволновый фильтр Heliopan ES RG850, который отсекает видимый свет. Съемку рекомендуется проводить в темноте из-за низкой интенсивности люминесценции, однако также была разработана калибровка для улучшения точности измерений.

Основной задачей команды было не только зафиксировать инфракрасное излучение, но и преобразовать яркость изображения в количественные физические параметры солнечных элементов. КМОП-матрица камеры способна воспринимать излучение в диапазоне 1120 нм, что соответствует электролюминесценции кремниевых фотоэлементов. Для калибровки был создан модельный алгоритм, учитывающий различные режимы работы сенсора, что позволило преобразовать интенсивность пикселей в абсолютные значения внешней электролюминесцентной квантовой эффективности (EQE_LED).

Связь между измеряемыми параметрами оказалась достаточно четкой: при комнатной температуре десятикратное увеличение сигнала, связанного с люминесценцией, соответствовало увеличению напряжения холостого хода на 60 мВ. Метод был протестирован на новых и старых солнечных панелях, причем результаты для новых модулей были весьма точными, в то время как старые панели показывали расхождения, требующие дальнейшего изучения.

Таким образом, предложенный метод электролюминесцентной фотографии открывает возможности для количественной оценки характеристик солнечных элементов по каждому участку изображения, а не только для визуального выявления дефектов. Исследователи полагают, что откалиброванная камера может быть использована для анализа даже тех элементов, которые ранее не изучались в лабораторных условиях. В будущем они планируют протестировать возможность проведения измерений при дневном свете, что позволит расширить применение данного метода, учитывая растущий интерес к эффективному мониторингу солнечных панелей.