浅谈并网光伏电站组件EL检测技术及应用

陈涛 陈勇 仲政祥

摘要：结合光伏组件晶体硅电池片的本身特性，评价并网光伏电站组件产品质量和安装质量的有效途径之一是检测光伏电站组件EL情况，本文简要介绍了光伏组件EL检测技术以及并网光伏电站上的实际应用。

關键词：并网；光伏电站；EL检测；应用

前言

随着光伏行业的不断发展壮大，截至2018年6月底，全国光伏发电装机容量达到15451万千瓦，组件出厂之前在生产线末端均进行了100%的组件EL检测，然而对于庞大的装机容量，越来越多的电站投资业主和第三方检测机构关注到了组件到货前和安装后电池片的内部缺陷有着明显差异，随之而来的并网光伏电站组件到货EL检测和组件安装后EL检测的广泛应用，对于评估并网光伏电站组件产品质量和安装质量有着非常重要的作用，因此我们研究并网光伏电站组件的EL检测技术和应用十分有必要。

1、EL检测技术简介

1.1、EL检测的原理

EL测试，即电致发光测试（Electroluminescence test），就是以电致发光原理为基础，通过对电池片或组件施加正向电压，作用于扩散结两边，电能把处于基态的原子进行激发，使其处于激发态，处于激发态的原子不稳定，进行自发辐射。然后我们通过CCD探测器采集近红外发光图样，即得到一张组件发光的图像。[1]

1.2、便携式EL测试仪介绍

便携式EL测试仪是利用光伏组件晶体硅的电致发光原理，在光伏组件的正向偏压下，有直流电流流入时会发出红外光，利用便携式EL相机拍摄组件的红外图像。便携式EL测试仪主要由EL相机和EL镜头（成像模块）、平板电脑、直流稳压电源、三脚架、设备拉杆箱以及暗室平台组成。检测方式一般为阳光下组装暗室系统检测或者晚上支架上直接测试光伏组件EL，获取并判定组件的隐裂、碎片、低效率片、黑芯片、断栅等缺陷，具有构造简单、操作方便、便于携带、分辨率高、检测速度块、结果直观形象等优点。

2、并网光伏电站组件EL检测的基础知识

在光伏电站现场拍摄出亮度适中、细节清晰、完整的EL图片，需要我们对相机上的光圈、曝光时间、感光度三个参数进行有效设置。电站现场EL图片见图1，光圈、曝光时间、感光度界面见图2。

2.1 光圈

EL测试仪的光圈通常位于EL相机的镜头位置，它被用来控制相机镜头的通光量，即光圈的大小决定着拍摄组件EL图片的明暗程度，EL相机光圈数值大小通常用字母F值表示，计算公式如下：[2]

F=f/d

其中，f是EL相机镜头的焦距，d是EL相机镜头的直径。在电站现场使用便携式EL测试仪拍摄组件需要根据现场的地形和距离等调节相机焦距大小，相机焦距越小，取景范围就越广，相同距离的组件在我们的EL成像图片中占的面积会越小。我们通常改变EL测试仪的焦距，从而改变光圈数值大小，值得一提的是，这里的光圈数值越小，代表实际的光圈开的越大，在相同的时间内拍摄同一块光伏组件时，光圈数值越小，EL图片就越亮；反之EL图片就越暗。光伏电站现场组件EL测试建议EL相机光圈调节至F3.5进行拍摄。

2.2、曝光时间

说到曝光这个词，我们不得不说快门，快门就是控制EL相机拍摄的开关，电站现场光伏组件EL测试的曝光时间是指快门打开，EL相机拍摄光伏组件时感光的时间，叫做曝光时间，曝光时间通常用字母T来表示。相同的EL测试仪参数拍摄同一片组件时，曝光时间越长，则EL图片就越亮；曝光时间越小，则EL图片就越暗。因此，为了能得到合适的EL图片亮度，便于判定，EL相机需要根据具体光伏组件类型等情况设置一个合适的曝光时间。

2.3、感光度

感光度又称ISO值，代表了光伏组件EL检测时相机的感光能力，当暗室里的光伏组件通电后发出来的红外光通过EL相机镜头投射到相机内部的感光元件上，这些模拟信号在相机内部经过处理，会变成组件EL成像的数字信号，这些数字信号对应的就是我们拍摄的光伏组件EL图片。相同的EL测试仪参数拍摄同一片组件时，感光度调高，信号增益变大，则EL图片就越亮；反之EL图片就越暗。不过在感光度高的情况下随之而来的就是EL图片上的噪点问题，作为EL测试仪来说，内部的影像传感器在工作中一定受到不同程度的来自周边电路和本身像素间的光电磁干扰，简而言之就是拍摄出的图片一定会存在噪点，这是不可以避免的。我们看到的只是程度的轻重而已。使用越高的感光度，出现的噪点就越大越多，看上去满是颗粒。[3]光伏电站现场组件EL测试建议感光度调节至ISO1600进行拍摄。

3.光伏电站组件EL检测的注意事项

我想大家对于在光伏电站现场如何检测出一张清晰的EL图片的技术已经有了简单了解，下面笔者结合自己多年电站现场的EL检测经验，再谈一下光伏电站组件EL检测的几点注意事项，首先测试环境要处在暗室系统或者无红外光干扰的夜晚，根据被测光伏组件类型调节组件供电电流、电压，测试中要保证EL测试相机镜头的稳定性，且与被测组件的角度和距离适中，EL测试仪一般具有自动对焦功能，被测光伏组件的长宽比通常是固定的，由于组件安装的排布不同，调整相机镜头的方向拍摄不同排布的光伏组件EL图片，组件EL图片的长宽能够与相机的成像图片长宽保持在同一方向。

4.总结

光伏电站组件EL检测既是一门技术，也是一门艺术，检测工程师除了要了解光伏组件和光伏组件EL测试仪相关知识外，也要对美学有一定的了解。拍摄出一张清晰、易判定的光伏组件EL图片不仅取决于高配置的光伏组件EL测试仪，还取决于检测工程师的操作水平，这要求我们在实际检测过程中要结合电站具体类型、地形和客观环境等，合理调整和改进光伏组件EL测试仪，既能提高检测人员的检测速度又能拍摄出清晰的光伏组件EL图像。

参考文献

[1]朱雨萌. 电致发光测试在晶硅电池组件检测认证中的应用研究[D].北京交通大学，2015.

[2]常健.电视摄像中光圈的控制技巧.记者摇篮.2007，07（112）；123.

[3]徐风.快门、光圈、感光度——水族摄影入门（一）[J].水族世界，2011（04）：94-101.

（作者单位：南京中认南信检测技术有限公司）