Figuur 1: Onderzoekers van het National Renewable Energy Laboratory (NREL), Tim Silverman en Nicole Luna, kijken naar gegevens gegenereerd door PLAtypus, dat is gekoppeld aan een fotovoltaïsch systeem in het Flatirons School District.
Om het enorme probleem van de klimaatverandering waarmee de mensheid wordt geconfronteerd, op te lossen, moeten we tonnen zonne-energiecentrales bouwen. Deze centrales kunnen goedkope, schone elektriciteit produceren, maar alleen als ze op de lange termijn betrouwbaar kunnen functioneren.
Dat is de reden waarom Tim Silverman, een senior wetenschapper bij het National Renewable Energy Laboratory (NREL) van het Amerikaanse ministerie van Energie, en collega's problemen in bestaande zonnecellen detecteren met het Platypus-systeem, een camerasysteem dat is ontworpen om onzichtbare, sluipende problemen ter plaatse te detecteren. fotovoltaïsche modules.
Het Platypus-systeem brengt fotoluminescentie in beeld, die optreedt wanneer licht wordt geabsorbeerd en opnieuw wordt uitgezonden op een langere golflengte. Zonnecellen vertonen fotoluminescentie, en hoe sterker het opnieuw uitgestraalde licht, hoe beter de kwaliteit van de zonnecel.
“Als de binnenkant van een zonnecel scheurt door hevig hagelweer, kunnen we de scheuren niet met onze ogen zien.” Silverman beschrijft: ‘Maar de scheur creëert twee nieuwe grensvlakken waar ladingsdragers de neiging hebben om te recombineren op een manier die geen licht produceert. Als gevolg hiervan wordt, wanneer we foto’s maken van fotoluminescentie, het gebied waar de scheur bestaat donkerder dan de omgeving. gebied."
Fotoluminescerende afbeeldingen maken
Om de fotoluminescerende beelden te creëren, lieten de onderzoekers monochromatisch licht op de zonnepanelen schijnen en gebruikten ze een camera om het opnieuw uitgestraalde licht te verzamelen. Het is het beste om deze handeling 's nachts uit te voeren om zonlicht te vermijden.
Silverman zegt: "De intensiteit van de fotoluminescentie is veel zwakker dan die van invallend licht, dus moesten we een systeem ontwerpen dat veel licht kon uitstralen en de kleine hoeveelheid licht kon verzamelen die terugkeerde na de golflengteverschuiving."
Er zijn krachtige LED's, gevoelige camera's en filters nodig om te voorkomen dat het ruwe licht in het beeld verschijnt. Silverman zegt: "Lange tijd was dit een kleinschalige meting die in het laboratorium werd uitgevoerd. Maar gelukkig zijn de belangrijkste apparaten nu beter en goedkoper, de fotoluminescentie-intensiteit van zonnecellen is sterker geworden, waardoor we dit vandaag de dag op grote schaal en tegen lage kosten kunnen doen."
Ondanks dat de meeste zonnecentrales goed werken, ontwierpen de onderzoekers hun PLAtypus-tool om onzichtbare fouten in zonnepanelen op te sporen.
Silverman zegt: "Ik heb fotoluminescentiebeeldvorming altijd gezien als een gespecialiseerde techniek die in het laboratorium wordt gebruikt. Toen deed mijn vriend Will Hobbs het in zijn garage met een product dat hij via internet had besteld, en het was een aangename verrassing. We beseften dat we dit konden toepassen het apparaat in de garage om te gebruiken in een echte energiecentrale."
Foto Figuur 2: Onderzoekers van het National Renewable Energy Laboratory Tim Silverman, Nicole Luna, Byron McDanold en Josh Parker testen een prototype van het Platypus-systeem in een fotovoltaïsch systeem op de Flatirons-campus.
Een interessante uitdaging voor de onderzoekers was dat het halverwege hun eerste grootschalige demonstratie begon te sneeuwen. Silverman en collega's hadden geen gemakkelijke manier om hun demonstratie opnieuw te plannen, dus moesten ze de sneeuw van de zonnepanelen verwijderen terwijl ze demonstreerden. . Hun proof-of-concept-prototype bleek sneeuwbestendig.
"Proof of concept toonde door middel van prototyping aan dat onze technologie haalbaar was en dat de kosten en systeemcomplexiteit redelijk waren." Silverman zei: "Maar op dit moment is het geen gebruiksvriendelijke tool voor dagelijks gebruik. In toekomstige projecten hopen we een nieuwe versie te produceren. Mensen kunnen Platypus dan gebruiken om het zelf te controleren, zodat ze zich geen zorgen hoeven te maken over of er onzichtbare en onzichtbare schade is aan de energiecentrale."
