淺談并網光伏電站組件EL檢測技術及應用

陳濤 陳勇 仲政祥

摘要：結合光伏組件晶體硅電池片的本身特性，評價并網光伏電站組件產品質量和安裝質量的有效途徑之一是檢測光伏電站組件EL情況，本文簡要介紹了光伏組件EL檢測技術以及并網光伏電站上的實際應用。

關鍵詞：并網；光伏電站；EL檢測；應用

前言

隨著光伏行業的不斷發展壯大，截至2018年6月底，全國光伏發電裝機容量達到15451萬千瓦，組件出廠之前在生產線末端均進行了100%的組件EL檢測，然而對于龐大的裝機容量，越來越多的電站投資業主和第三方檢測機構關注到了組件到貨前和安裝后電池片的內部缺陷有著明顯差異，隨之而來的并網光伏電站組件到貨EL檢測和組件安裝后EL檢測的廣泛應用，對于評估并網光伏電站組件產品質量和安裝質量有著非常重要的作用，因此我們研究并網光伏電站組件的EL檢測技術和應用十分有必要。

1、EL檢測技術簡介

1.1、EL檢測的原理

EL測試，即電致發光測試（Electroluminescence test），就是以電致發光原理為基礎，通過對電池片或組件施加正向電壓，作用于擴散結兩邊，電能把處于基態的原子進行激發，使其處于激發態，處于激發態的原子不穩定，進行自發輻射。然后我們通過CCD探測器采集近紅外發光圖樣，即得到一張組件發光的圖像。[1]

1.2、便攜式EL測試儀介紹

便攜式EL測試儀是利用光伏組件晶體硅的電致發光原理，在光伏組件的正向偏壓下，有直流電流流入時會發出紅外光，利用便攜式EL相機拍攝組件的紅外圖像。便攜式EL測試儀主要由EL相機和EL鏡頭（成像模塊）、平板電腦、直流穩壓電源、三腳架、設備拉桿箱以及暗室平臺組成。檢測方式一般為陽光下組裝暗室系統檢測或者晚上支架上直接測試光伏組件EL，獲取并判定組件的隱裂、碎片、低效率片、黑芯片、斷柵等缺陷，具有構造簡單、操作方便、便于攜帶、分辨率高、檢測速度塊、結果直觀形象等優點。

2、并網光伏電站組件EL檢測的基礎知識

在光伏電站現場拍攝出亮度適中、細節清晰、完整的EL圖片，需要我們對相機上的光圈、曝光時間、感光度三個參數進行有效設置。電站現場EL圖片見圖1，光圈、曝光時間、感光度界面見圖2。

2.1 光圈

EL測試儀的光圈通常位于EL相機的鏡頭位置，它被用來控制相機鏡頭的通光量，即光圈的大小決定著拍攝組件EL圖片的明暗程度，EL相機光圈數值大小通常用字母F值表示，計算公式如下：[2]

F=f/d

其中，f是EL相機鏡頭的焦距，d是EL相機鏡頭的直徑。在電站現場使用便攜式EL測試儀拍攝組件需要根據現場的地形和距離等調節相機焦距大小，相機焦距越小，取景范圍就越廣，相同距離的組件在我們的EL成像圖片中占的面積會越小。我們通常改變EL測試儀的焦距，從而改變光圈數值大小，值得一提的是，這里的光圈數值越小，代表實際的光圈開的越大，在相同的時間內拍攝同一塊光伏組件時，光圈數值越小，EL圖片就越亮；反之EL圖片就越暗。光伏電站現場組件EL測試建議EL相機光圈調節至F3.5進行拍攝。

2.2、曝光時間

說到曝光這個詞，我們不得不說快門，快門就是控制EL相機拍攝的開關，電站現場光伏組件EL測試的曝光時間是指快門打開，EL相機拍攝光伏組件時感光的時間，叫做曝光時間，曝光時間通常用字母T來表示。相同的EL測試儀參數拍攝同一片組件時，曝光時間越長，則EL圖片就越亮；曝光時間越小，則EL圖片就越暗。因此，為了能得到合適的EL圖片亮度，便于判定，EL相機需要根據具體光伏組件類型等情況設置一個合適的曝光時間。

2.3、感光度

感光度又稱ISO值，代表了光伏組件EL檢測時相機的感光能力，當暗室里的光伏組件通電后發出來的紅外光通過EL相機鏡頭投射到相機內部的感光元件上，這些模擬信號在相機內部經過處理，會變成組件EL成像的數字信號，這些數字信號對應的就是我們拍攝的光伏組件EL圖片。相同的EL測試儀參數拍攝同一片組件時，感光度調高，信號增益變大，則EL圖片就越亮；反之EL圖片就越暗。不過在感光度高的情況下隨之而來的就是EL圖片上的噪點問題，作為EL測試儀來說，內部的影像傳感器在工作中一定受到不同程度的來自周邊電路和本身像素間的光電磁干擾，簡而言之就是拍攝出的圖片一定會存在噪點，這是不可以避免的。我們看到的只是程度的輕重而已。使用越高的感光度，出現的噪點就越大越多，看上去滿是顆粒。[3]光伏電站現場組件EL測試建議感光度調節至ISO1600進行拍攝。

3.光伏電站組件EL檢測的注意事項

我想大家對于在光伏電站現場如何檢測出一張清晰的EL圖片的技術已經有了簡單了解，下面筆者結合自己多年電站現場的EL檢測經驗，再談一下光伏電站組件EL檢測的幾點注意事項，首先測試環境要處在暗室系統或者無紅外光干擾的夜晚，根據被測光伏組件類型調節組件供電電流、電壓，測試中要保證EL測試相機鏡頭的穩定性，且與被測組件的角度和距離適中，EL測試儀一般具有自動對焦功能，被測光伏組件的長寬比通常是固定的，由于組件安裝的排布不同，調整相機鏡頭的方向拍攝不同排布的光伏組件EL圖片，組件EL圖片的長寬能夠與相機的成像圖片長寬保持在同一方向。

4.總結

光伏電站組件EL檢測既是一門技術，也是一門藝術，檢測工程師除了要了解光伏組件和光伏組件EL測試儀相關知識外，也要對美學有一定的了解。拍攝出一張清晰、易判定的光伏組件EL圖片不僅取決于高配置的光伏組件EL測試儀，還取決于檢測工程師的操作水平，這要求我們在實際檢測過程中要結合電站具體類型、地形和客觀環境等，合理調整和改進光伏組件EL測試儀，既能提高檢測人員的檢測速度又能拍攝出清晰的光伏組件EL圖像。

參考文獻

[1]朱雨萌. 電致發光測試在晶硅電池組件檢測認證中的應用研究[D].北京交通大學，2015.

[2]常健.電視攝像中光圈的控制技巧.記者搖籃.2007，07（112）；123.

[3]徐風.快門、光圈、感光度——水族攝影入門（一）[J].水族世界，2011（04）：94-101.

（作者單位：南京中認南信檢測技術有限公司）