جهاز جديد يحدث ثورة في مجال فحص العيوب في الألواح الشمسية!

غالبًا ما تحتوي الألواح الشمسية المصنوعة من السيليكون  على عيوب تحدث أثناء التصنيع أو النقل أو التركيب. يمكن لهذه العيوب أن تقلل بشكل كبير من كفاءة الألواح الشمسية فلذلك من المهم أن يتم اكتشافها بسرعة قبل بيعها من المصنع أو تركيبها.

لكن المشلكة في معدات الكشف عن العيوب والتي تعتمد على التصوير باللمعان الكهربائي (Electroluminescence Imaging) يمكن استخدامها فقط في الليل أو في الضوء الخفيف أو في الأماكن المظللة.

ولهذا السبب طور الباحثون نظامًا جديدًا يمكنه اكتشاف العيوب في الألواح الشمسية المصنوعة من السيليكون في ضوء الشمس الكامل والجزئي تحت أي ظروف جوية. كونه حاليا لا يمكن استخدام طرق الكشف عن العيوب والشقوق في الألواح الشمسية خلال النهار.

استخدم الباحثون من جامعة نانجينغ للعلوم والتكنولوجيا في الصين مزيجًا فريدًا من الأجهزة والبرامج الجديدة يسمح بتصوير وتحليل عيوب الألواح الشمسية بوضوح حتى في الضوء الساطع. تعتمد الفكرة الأساسية لهذا الجهاز المبتكر على تطبيق تيار كهربائي بمواصفات معينة على اللوح الشمسي ، مما يؤدي إلى انبعاث الضوء لفترة معينة ومن ثم يتلاشى. وفي نفس التوقيت يتم استخدم كاشف InGaAs للحصول على سلسلة كبيرة من الصور في وقت زمني قصير والتي تسمح لمعرفة التغيرات والفوارق بين الصور.

ويؤكد الباحثون أن التطور الأساسي كان باستخدام خوارزمية جديدة لتمييز الفوارق في الصور و استخدام مرشحات عالية الدقة تحد من من الأطوال الموجية التي تقع حول 1150 نانومتر لتساعد في التخلص من بعض أشعة الشمس التي تعيق دقة التصوير. الأمر الذي سهل تصوير عيوب الألواح الشمسية بوضوح تحت إشعاع شمسي عالي .

Applied Optics ,2021, Sheng Wu, Yijun Zhang

كما تظهر الصور التي تم الحصول عليها تحت إشعاع ضوء الشمس المنخفض (على اليسار) والمتوسط(في الوسط) والعالي (على اليمين). حيث تم الحصول على الصف العلوي من الصور (a, b, c) باستخدام نظام تقليدي لا يعمل في ضوء الشمس ، و أما الصف السفلي (d, e, f) مع النظام الجديد وخوارزمية عرض العيوب الذي قدمها الباحثون.

لاختبار النظام ، قام الباحثون بتطبيقه على كل من الألواح الشمسية أحادية البلورية والسيليكون متعدد الكريستالات. وأظهرت النتائج أن النظام يمكنه اكتشاف العيوب في الألواح الشمسية القائمة على السيليكون بإشعاعات تتراوح من 0 إلى 1300 وات لكل متر مربع ، وهو ما يعادل ظروف الإضاءة التي تتراوح من الظلام الكامل إلى ضوء الشمس الكامل.

يعمل الباحثون الآن على تطوير برنامج للمساعدة في تقليل التشويش الرقمي لزيادة تحسين جودة الصورة ، بحيث يمكن للكاشف جمع تغييرات الصورة بشكل أكثر دقة. ويهدف الباحثون كذلك لمعرفة ما إذا كان يمكن تطبيق الذكاء الاصطناعي على الصور التي تم الحصول عليها لتحديد أنواع العيوب بشكل تلقائي لزيادة تبسيط عملية الفحص.

هل سيحقق هذا الجهاز ثورة علمية صناعية جديدة في عالم الصيانة والتشغيل في محطات الطاقة الشمسية في القطاعات المختلفة؟ وهل سيحل كثير من المشاكل والصعوبات التي تواجه قطاع الصيانة والتشغيل ؟

نشر البحث في مجلة Optica Publishing Group Journal Applied Optics. رابط البحث للمهتمين

Defect detection system for silicon solar panels under all-day irradiation