太阳能电池板(Solar panel)是通过吸收太阳光,将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能的装置,大部分太阳能电池板的主要材料为“硅”,相对于普通电池和可循环充电电池来说,太阳能电池属于更节能环保的绿色产品。
太阳能电池板一般由以下部分组成,如下图所示:
电致发光(EL:Electroluminescence)又称电场发光,是通过加在两电极的电压产生电场,被电场激发的电子碰击发光中心,而引致电子在能级间的跃迁、变化、复合导致发光的一种物理现象。通过电致发光现象,可以清晰、直观的检测光伏太阳能电池板的光电转换效率。但是由于晶体硅的发光信号强度远远弱于太阳光,通常对太阳能电池板的检测在室内或黄昏到黎明的时间段进行。下图为不同波段下的光强度:
由上图可知,在1125-1175nm波段太阳光对电致发光影响最小。现阶段,已经有成熟的系统解决方案应用于太阳能电池板检测,利用于无人机机载系统,搭载短波红外相机获取EL图像,成像波段在900-1700nm(量子效率>80%@1150nm)。在单次高辐照度条件下,该系统能够捕捉到足够清晰的EL图像和背景图像,并对两种图像配对,通过软件算法,分析光伏组件的光电转换效率。
无人机搭载短波红外相机检测太阳能电池板
其中,a)是在室内低照度、静止拍摄的图像;
b)为室外光照下、静止拍摄,通过AC+DC调制;
c)为室外光照下、运动拍摄,通过DC调制;
d)为室外光照下、运动拍摄,通过AC+DC调制;
虽然,运动模式下的图像质量比静止模式下的图像质量差,室外环境下的图像质量比室内环境下的质量差,但是随着对算法的进一步优化,无人机在白天对太阳能发电厂的光伏组件实时监测也会慢慢实现,让我们拭目以待。
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