Рисунок 1: Исследователи Национальной лаборатории возобновляемой энергии (NREL) Тим Сильверман и Николь Луна изучают данные, полученные с помощью PLatypus, который связан с фотоэлектрической системой в школьном округе Флэтайронс.
Чтобы помочь решить огромную проблему изменения климата, стоящую перед человечеством, нам необходимо построить тонны солнечных электростанций. Эти электростанции могут производить дешевую и чистую электроэнергию, но только в том случае, если они смогут надежно работать в долгосрочной перспективе.
Вот почему Тим Сильверман, старший научный сотрудник Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) Министерства энергетики США, и его коллеги выявляют проблемы в существующих солнечных элементах с помощью системы Platypus, системы камер, предназначенной для обнаружения невидимых, скрытых проблем на месте. фотоэлектрические модули.
Система Platypus визуализирует фотолюминесценцию, которая возникает, когда свет поглощается и переизлучается на более длинных волнах. Солнечные элементы обладают фотолюминесценцией, и чем сильнее переизлучаемый свет, тем лучше качество солнечного элемента.
«Когда внутренняя часть солнечного элемента разрывается из-за сильного града, мы не можем увидеть трещины глазами». Сильверман описывает: «Но трещина создает две новые границы раздела, где носители заряда имеют тенденцию рекомбинироваться таким образом, что не возникает света. В результате, когда мы делаем фотографии фотолюминесценции, область, где существует трещина, оказывается темнее, чем окружающая ее. область."
Создание фотолюминесцентных изображений
Чтобы создать фотолюминесцентные изображения, исследователи направили монохроматический свет на солнечные панели и использовали камеру для сбора переизлученного света. Лучше всего выполнять эту операцию ночью, чтобы избежать попадания солнечных лучей.
Сильверман говорит: «Интенсивность фотолюминесценции намного тусклее, чем падающий свет, поэтому нам нужно было разработать систему, которая могла бы излучать много света и собирать небольшое количество света, возвращающегося после сдвига длины волны».
Для предотвращения появления необработанного света на изображении требуются мощные светодиоды, чувствительные камеры и фильтры. Сильверман говорит: «Долгое время это было мелкомасштабное измерение, проводимое в лаборатории. Но, к счастью, основные устройства получили Лучше и дешевле, интенсивность фотолюминесценции солнечных элементов стала выше, что позволяет нам делать это сегодня в больших масштабах и с низкими затратами».
Несмотря на то, что большинство солнечных электростанций работают хорошо, исследователи разработали свой инструмент PLatypus для обнаружения невидимых неисправностей в солнечных панелях.
Сильверман говорит: «Я всегда думал о фотолюминесцентной визуализации как о специализированном методе, используемом в лаборатории. Затем мой друг Уилл Хоббс сделал это в своем гараже с помощью продукта, который он заказал в Интернете, и это было приятным сюрпризом. Мы поняли, что можем применить устройство в гараже для использования на настоящей электростанции».
Фото Рисунок 2: Исследователи Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии Тим Сильверман, Николь Луна, Байрон МакДанольд и Джош Паркер тестируют прототип системы Platypus в фотоэлектрической системе в кампусе Flatirons.
Интересной проблемой для исследователей было то, что в середине их первой полномасштабной демонстрации пошел снег. У Сильвермана и его коллег не было простого способа перенести демонстрацию, поэтому им пришлось счищать снег с солнечных панелей во время демонстрации. . Их прототип, подтверждающий концепцию, оказался защищенным от снега.
«Подтверждение концепции посредством прототипирования продемонстрировало, что наша технология осуществима, а стоимость и сложность системы разумны». Сильверман сказал: «Но на данный момент это не удобный инструмент для повседневного использования. В будущих проектах мы надеемся выпустить новую версию. Затем люди смогут использовать Platypus, чтобы проверить себя и не беспокоиться о есть ли на электростанции невидимые и невидимые повреждения».
