[实用新型]用于检查光伏模块的设备

说明书

本实用新型涉及一种用于检查光伏模块的设备，包括：电源，用于向所述光伏模块施加电激励以由所述光伏模块生成电致发光；检测器，用于检测由所述光伏模块的第一区域发射的电致发光；扫描机构，用于在施加所述电激励时沿着所述光伏模块扫描所述第一区域；以及计算装置，由可执行指令编程，以用于在沿着所述光伏模块扫描所述第一区域时从所述检测器接收由所述光伏模块的至少一部分发射的电致发光的图像。本实用新型的用于检查光伏模块的设备能够贯穿光伏模块的生产、运输、安装和使用寿命确定光伏模块的特征或缺陷。

技术领域

本实用新型涉及用于确定光伏模块的状况的设备和方法，具体地，使用发光成像技术。本实用新型的一些实施方式已经被开发用于检查或以其它方式确定包括硅光伏电池的光伏模块的状况，并且参考本申请进行描述。然而，应理解，本实用新型不限于这个特定的使用领域。

背景技术

在整个说明书中对现有技术的任何论述不应以任何方式认为是承认此类现有技术是广为人知的或者构成本领域公知常识的一部分。

光伏模块(下文中称为“模块”或“多个模块”)正在成为全球发电组合中越来越重要的组成部分。据估计，全球目前安装的模块数量超过10亿个，并以每年10％到20％的速度增长。大多数安装的模块包含六十或七十二个单晶硅或多晶硅光伏电池(下文中称为“电池”或“多个电池”)的矩形阵列，尽管基于薄膜材料的模块如碲化镉、铜铟镓硒(CIGS)或非晶硅也是相对常见的，如具有更多或更少数量硅电池的模块。图1以示意性平面图示出典型的模块100，该模块包括60个硅电池102的矩形阵列，其被布线为20个电池串联连接的三个组列104，并且具有用于提取通过吸收电池中的太阳辐射所生成的电荷载流子的电触点106。每个组列104具有并联连接的旁路二极管108，其用于限制有缺陷或暂时阴影电池的扩大影响。通过排列成六乘十紧密堆积的矩形网格的六十个150×150毫米电池，模块100将具有约1.0米的总宽度110和约1.65米的总长度112。如图2中的示意性平面图所示，薄膜模块200通常包括串联连接的窄条形电池202的阵列，在每个末端具有电触点106。通常通过使用薄膜沉积技术在基板204(如涂有透明导电氧化物的玻璃)上沉积掺杂的半导体材料，利用通常使用激光划线技术产生的电池结构，来将薄膜模块形成为宽范围的尺寸。

模块通常旨在具有约二十或二十五年的使用寿命并且通常具有涵盖这些时间标度的保修期。然而，有几种失效模式可能会不仅影响模块内单个电池的性能，而且也影响周围电池甚至整个模块的性能。一些失效模式也可能导致热斑，并伴有相关的火灾或模块进一步损坏的风险。据称，在一些情况下，安装过程中高达10％的模块将在其保修期内出现故障，这是一个巨大的商业问题。在没有发电或者通常根据允许每年固定百分比下降的公式计算的发电量下降到低于保证水平的情况下，模块的“故障”可能是彻底的故障。

单个电池的失效模式的示例包括可能与金属接触图案的断裂或金属图案与硅或其它电池材料之间的接触不良有关的裂纹、分流和局部区域的过度串联电阻。电池之间的电连接的断开也可以完全或部分地隔离模块中的一个或多个电池。此类失效模式可能由例如电池或模块制造错误引起或者由于在模块运输或安装期间的不正确处理而引起。它们也可以在现场引起和/或生长数月和数年，例如通过水和氧气的进入，或模块中有机材料的不可避免的热循环和UV退化。裂纹是一种特别隐蔽的失效模式，因为它们倾向于随着时间的推移而增长。例如，在模块制造或装运期间引起的电池中的小裂纹在模块安装时可能对性能没有可察觉的影响，但是例如由于热循环或其它环境压力而可能增长。已知各种所谓的光诱导退化机理，其在光照时随时间推移降低光照模块的电气性能。已经发现了这种退化的许多物理机理，例如涉及单晶硅电池中普遍存在的硼-氧缺陷。另一种退化机理是电位引起的退化，这是电池与模块的玻璃表面和框架之间的巨大电压差的结果。另一种可能的退化机理是乙烯醋酸乙烯酯(EVA)聚合物的氧化引起的混浊，乙烯醋酸乙烯酯(EVA)聚合物通常用于将硅电池密封在模块内。