太阳能发电工程质量保证体系包括设计阶段的性能、安全性、可靠性和经济性考虑，以及材料和设备的优化，以提高系统整体性能。光伏电站需在25年或更长的预计寿命内稳定运行，太阳能组件需在恶劣环境如高湿度、紫外线、热循环、强风、腐蚀性空气及冰雹等影响下，持续工作超过20年。这要求对包含数百万组件的电站进行严格的运维管理，以识别和修复可能存在的安全隐患，确保电站安全高效运行。

电致发光(EL)技术在光伏电站的应用

EL测试仪作为光伏行业质量检测和维护的重要工具，通过向光伏电池组件施加正向电压，激发内部材料的光子，利用高灵敏度的相机捕捉这些光子并转化为可视化图像，实现精准缺陷识别。EL测试仪具备非破坏性检测的特点，高效检测能力，以及便携式设计，大大提高了光伏电站的检测效率和运维水平。

EL成像技术与背景

不同的基于成像的光伏电站检测方法

原理：半导体材料中的发光是电荷载流子从高能态到低能态跃迁时发射光子的过程，发光强度与材料质量及二极管电压相关，可作为局部材料质量的表征。

类型：常见的有 EL 成像（通过注入电流产生过剩载流子）和 PL 成像（通过光子入射产生载流子），二者在检测电缺陷方面等效。

发光光谱以及典型的PL和EL测量装置示意图

光谱特性：范围从大约1000纳米到1300纳米，峰值在1150纳米左右。

PL测量设置：在PL测量中，设备由一个高功率光源（通常是激光或发光二极管(LED)）照明，然后设备随后发出一个发光信号，被一个合适的数字相机捕获。

EL测量设置：在EL成像中，光源被电源替换，电流通过太阳能电池的电气接触点注入。

基于LED的过程：EL成像基于与LED相同的过程，区别在于太阳能电池在大面积上发射少量（红外）光，而LED的光输出（主要是可见光）可以非常大，且从一个非常小的区域发射。

户外发光成像EL的优势与挑战

红外（IR）图像与电致发光（EL）图像的对比

组件缺陷展示：两个太阳能组件的红外图像与对应的EL图像，其中一个组件存在广泛的裂纹和一些孤立的电池区域，另一个组件受到严重短路影响。通过对比，EL图像能够揭示更多的故障细节，如裂纹、PID（潜在诱导退化）等，而红外图像则无法清晰显示这些缺陷。

太阳能电站检测：进一步比较了热红外和EL测量在大规模太阳能电站中的应用。在这个例子中，热红外图像仅暗示了一个组件中的旁路二极管故障，而EL图像还识别了其他缺陷，如由于施工不当造成的背板划痕。 

与户外发光成像相关的各种光学光谱

AM1.5 太阳光谱（红线）

表示标准测试条件下地球表面接收的太阳辐射光谱分布。可见光和近红外区域强度强，约 1150nm 处有强水蒸气吸收带，影响户外发光测量。

硅发光光谱（黑线）

硅受激发光集中在近红外，峰值约 1150nm，与太阳光谱水蒸气吸收带位置近。此巧合利于白天 PL 测量，合适滤波可减少干扰、提取发光信号。

硅 CCD 光谱响应（绿线）

显示硅 CCD 相机不同波长灵敏度，1150nm 附近低。白天因阳光干扰不适合测硅发光信号，夜间可用于 EL 成像，成本低、分辨率高。

InGaAs 相机光谱响应（蓝线）

1150nm 区域灵敏度高，接近理想探测器光谱响应。是白天户外发光成像理想选择，能测微弱信号，但成本高、分辨率相对低。

光学带通滤波器：

图中的蓝色阴影区域表示用于日间测量的光学带通滤波器的典型光谱范围。这种滤波器用于减少太阳光的干扰，使得在强光条件下也能检测到微弱的发光信号。

户外发光成像（EL）技术在光伏电站检查中的重要性，尤其是在提供详细和准确的光伏组件质量评估方面。尽管存在一些挑战，如操作复杂性、成本和设备要求，但发光成像（EL）技术在识别光伏组件缺陷和退化方面的优势使其成为光伏电站维护和评估中不可或缺的工具。 

夜间户外EL成像的优势

夜间户外电致发光（EL）成像

无论是CMOS相机还是InGaAs相机，都能够产生高分辨率的EL图像，这对于识别和分析光伏模块中的缺陷至关重要。

通过比较两种相机的成像结果，可以看出InGaAs相机在捕捉快速变化的EL信号方面具有优势，而CMOS相机则在成本和分辨率方面更具优势。

夜间电致发光（EL）成像在检测不同类型光伏模块缺陷时的效果

缺陷检测能力：通过实际的EL图像展示了EL成像技术在检测不同类型的光伏模块缺陷方面的能力，包括物理损伤（如裂纹和划痕）和材料退化（如PID）。

成像技术的优势：EL成像技术能够提供高对比度的图像，使得即使是微小的缺陷也能被清晰地识别出来，这对于光伏模块的质量和性能评估至关重要。

不同相机的应用：图c特别提到了使用InGaAs相机拍摄的图像，这表明在某些情况下，可能需要使用特定的相机技术来检测特定类型的缺陷，尤其是在信号较弱的情况下。

质量控制和维护：EL图像为光伏电站的运维人员提供了一种有效的工具，用于识别和定位需要维修或更换的模块，从而提高整个电站的运行效率和可靠性。

户外EL（电致发光）成像的检测工作流程

现场准备：EL测量系统通常在白天准备就绪，并根据要测量的模块的大小和布局进行配置。

电气准备：在黎明时分，当光伏电厂产生的电力非常低时，进行电气准备工作，即将所有要测量的字符串连接到多路复用器和电源。

暗光测量：在光线非常暗的情况下开始进行暗光EL测量。

移动和监测：对于桥接系统，需要两个人移动支撑系统。在测量过程中，持续监测图像质量，并记录每个图像的模块位置。

电致发光（EL）检测是一种高效的工具，能够识别光伏组件在生产、运输和安装过程中的多种故障。它尤其在光伏电站25年使用寿命的几个关键节点上发挥重要作用，包括：

ü系统建成后的初始验收测试

ü缺陷责任期满前的最终验收测试

ü制造商保修期结束前的预防性维护

对于预算有限的项目，EL检测可以通过抽样方式进行，参考ISO 2859-1标准来确定合适的抽样比例，通常在1%到20%之间。这样的抽样检测既经济又能有效保证光伏电站的质量和性能。

美能便携式EL测试仪

联系电话：400 008 6690

美能便携式EL检测仪是一款专注于检测光伏电站及移动式组件标准检测设备。在白天夜晚均可准确检测出光伏太阳能板内部质量问题，包括：断栅、隐裂、破片、碎片、虚焊、烧结网纹、黑芯、黑边、混档、低效率片、边缘过刻、PID、衰减、热斑衰减等参数，携带方便，操作简单。

便携：整机重量轻，设备便于携带，易于组装

光学分辨率：2476万像素（4000*6000）

芯片：工业CMOS

镜头：30万像素 红外镜头

随着太阳能技术的发展，便携式EL检测仪成为了光伏行业中不可或缺的工具。美能便携式EL检测仪的设计考虑到了现场检测的实际需求，整机重量轻，便于携带和操作，使其能够在各种现场条件下进行快速检测。

在光伏电站的运维中，美能便携式EL检测仪的应用范围广泛，从厂家来料检测到安装前检测，再到后期运维，它都能提供重要的质量检测和风险控制，提高了电站的整体质量和运行效率。

原文出处：Outdoor luminescence imaging of field-deployed PV modules