Figur 1: National Renewable Energy Laboratory (NREL) forskere Tim Silverman og Nicole Luna ser på data genereret af PLatypus, som er knyttet til et solcelleanlæg i Flatirons School District.
For at hjælpe med at løse det enorme problem med klimaændringer, som menneskeheden står over for, er vi nødt til at bygge tonsvis af solenergianlæg. Disse anlæg kan producere billig, ren elektricitet, men kun hvis de kan fungere pålideligt på lang sigt.
Det er derfor, Tim Silverman, en seniorforsker ved det amerikanske energiministeriums National Renewable Energy Laboratory (NREL), og hans kolleger opdager problemer i eksisterende solceller med Platypus-systemet, et kamerasystem designet til at detektere usynlige, skjulte problemer på stedet. solcellemoduler.
Platypus-systemet afbilder fotoluminescens, som opstår, når lys absorberes og genudsendes ved en længere bølgelængde. Solceller udviser fotoluminescens, og jo stærkere det genudsendte lys er, jo bedre er kvaliteten af solcellen.
"Når indersiden af en solcelle brister på grund af voldsomt haglvejr, kan vi ikke se sprækkerne med vores øjne." Silverman beskriver: "Men revnen skaber to nye grænseflader, hvor ladningsbærere har en tendens til at rekombinere på en måde, der ikke producerer lys. Som et resultat, når vi tager fotos af fotoluminescens, viser området, hvor revnen eksisterer, mørkere end det omgivende område. areal."
Oprettelse af fotoluminescerende billeder
For at skabe de fotoluminescerende billeder skinnede forskerne monokromatisk lys på solpanelerne og brugte et kamera til at indsamle det genudsendte lys. Det er bedst at udføre denne operation om natten for at undgå sollys.
Silverman siger: "Fotoluminescensintensitet er meget svagere end indfaldende lys, så vi var nødt til at designe et system, der kunne udsende meget lys og opsamle den lille mængde lys, der blev returneret efter bølgelængdeskiftet."
Det kræver kraftige LED'er, følsomme kameraer og filtre for at forhindre det rå lys i at blive vist på billedet. Silverman siger: "I lang tid var dette en lille måling udført i laboratoriet. Men heldigvis, som de vigtigste enheder har fået bedre og billigere er solcellernes fotoluminescensintensitet blevet stærkere, hvilket giver os mulighed for at gøre dette i dag i stor skala og til en lav pris."
På trods af at de fleste solenergianlæg fungerer godt, har forskerne designet deres PLatypus-værktøj til at opdage usynlige fejl i solpaneler.
Silverman siger: "Jeg har altid tænkt på fotoluminescensbilleddannelse som en specialiseret teknik, der bruges i laboratoriet. Så gjorde min ven Will Hobbs det i sin garage med et produkt, han bestilte fra internettet, og det var en behagelig overraskelse. Vi indså, at vi kunne anvende enheden i garagen til brug i et rigtigt kraftværk."
Foto Figur 2: National Renewable Energy Laboratory-forskere Tim Silverman, Nicole Luna, Byron McDanold og Josh Parker tester en prototype af Platypus-systemet i et solcelleanlæg på Flatirons campus.
En interessant udfordring for forskerne var, at midtvejs i deres første fuldskala demonstration begyndte det at sne. Silverman og kolleger havde ikke en nem måde at omlægge deres demonstration på, så de var nødt til at rydde sneen fra solpanelerne, mens de demonstrerede . Deres proof-of-concept prototype viste sig at være snesikker.
"Proof of concept demonstrerede gennem prototyping, at vores teknologi var gennemførlig, og at omkostningerne og systemkompleksiteten var rimelige." Silverman sagde: "Men i øjeblikket er det ikke et brugervenligt værktøj til hverdagsbrug. I fremtidige projekter håber vi at producere en ny version. Folk kan så bruge Næbdyr til at tjekke selv, så de ikke behøver at bekymre sig om om der er usynlige og usynlige skader på kraftværket."
