de.wedoany.com-Bericht: Forscher der Dänischen Technischen Universität (Technical University of Denmark) haben vorgeschlagen, dass Risse mit geringer Energie im Frontglas von Photovoltaikmodulen durch Tageslicht-Elektrolumineszenz (EL)-Bildgebung erkannt werden können.
Risse mit geringer Energie bezeichnen Risse, die zunächst nur lokale Schäden verursachen, keine signifikante Ausbreitung aufweisen, aber das Potenzial haben, sich mit der Zeit zu vergrößern. Da diese Risse sehr fein sind, werden sie bei großflächigen Inspektionen oft übersehen. Die herkömmliche EL-Bildgebung dient der Identifizierung von Materialdefekten in Solarzellen, während die Erkennung von Glasrissen auf Sichtprüfung oder Infrarotbildgebung angewiesen ist. Der korrespondierende Autor Rodrigo del Prado Santamaría erklärte, dass diese Studie belege, dass Risse mit geringer Energie im Glas von Photovoltaikmodulen durch Tageslicht-EL-Bildgebung, die in bewegtem Zustand aufgenommen wird, konsistent erkannt werden können. Eine einzige Tageslicht-EL-Untersuchung könne gleichzeitig Informationen über innere Defekte der Zellen und Glasrisse liefern.
Del Prado Santamaría fügte hinzu, dass die Methode Risse erkennen könne, die in herkömmlichen RGB-Bildern und Infrarot-Thermografie unsichtbar seien. Bei der Tageslicht-EL-Inspektion mit Drohnen führen kleine Bewegungen zwischen den Bildern zu subtilen Veränderungen in der Art und Weise, wie Sonnenlicht auf der rissigen Glasoberfläche reflektiert wird. Nach der Bildrekonstruktion werden diese Veränderungen die Risse deutlicher hervortreten lassen. Bei dieser Methode wird zunächst ein modulierter Strom direkt an das Photovoltaikmodul angelegt, um es zur Emission von EL-Signalen zu veranlassen. Anschließend zeichnet eine InGaAs-Kurzwelleninfrarot (SWIR)-Kamera in leicht bewegtem Zustand mehrere Tageslichtbilder auf. Eine Software erkennt die Eckpunkte des Moduls, verfolgt und richtet sie aus, und wendet eine schnelle Fourier-Transformation (FFT) an, um das EL-Signal zu extrahieren und das Tageslichtrauschen zu reduzieren. Die rekonstruierten Bilder zeigen sowohl die herkömmlichen EL-Informationen als auch die Glasrisse, die durch die Veränderungen der Tageslichtreflexion sichtbar werden.
Die InGaAs-SWIR-Kamera ist ein Gerät mit einem Indium-Gallium-Arsenid-Sensor, das im für das menschliche Auge unsichtbaren SWIR-Bereich Signale erfassen kann und für die Elektrolumineszenzprüfung von Solarmodulen eingesetzt wird. Die Forscher bewerteten die Methode auf zwei Arten: Zunächst verwendeten sie ein 305-Watt-Glas-Glas-Photovoltaikmodul mit einem vorgerissenen Glas, bei dem unter kontrollierten Labor-Tageslichtbedingungen manuell leichte Kamerabewegungen eingeführt wurden, um die Drohnenbewegung zu simulieren. Zweitens wurde die Methode durch eine reale Drohneninspektion im Photovoltaikkraftwerk der Universität validiert. Dabei wurde eine kommerzielle Drohne mit einer InGaAs-Kamera eingesetzt, um unter Tageslichtbedingungen in Betrieb befindliche Photovoltaikmodule zu inspizieren. Die Ergebnisse wurden mit herkömmlichen RGB-Bildern und Infrarot-Thermografie verglichen.
Das Forschungsteam gab an, dass die Ergebnisse die Machbarkeit der Methode bestätigten. Bei Verwendung einer 640×512 Pixel InGaAs-Kamera betrug der optimale Bildaufnahmeabstand 8 bis 12 Meter. Die Erkennungszuverlässigkeit nahm bei Entfernungen über 15 Metern ab. Del Prado Santamaría wies darauf hin, dass das Forschungsteam derzeit untersuche, ob der gleiche Erkennungsmechanismus auch ohne elektrische Modulation allein mit SWIR-Bildgebung realisiert werden könne, und dass man sich für den Einfluss von Faktoren wie Sonneneinstrahlung, Blickwinkel und Kameraeigenschaften interessiere. Das ultimative Ziel sei die Entwicklung eines drohnenbasierten Inspektionssystems, das gleichzeitig mehrere Defekttypen identifizieren könne. Die Studie wurde unter dem Titel „A novel method for detecting low-energy front glass cracks in photovoltaic modules using daylight electroluminescence imaging“ in der Fachzeitschrift „Solar Energy“ veröffentlicht.
