Un nouveau système d’imagerie révèle les défauts des panneaux solaires même en plein soleil.
Une nouvelle approche pourrait rationaliser l’inspection et maintenir le fonctionnement efficace des panneaux solaires.
Les chercheurs ont développé et démontré un nouveau système capable de détecter les défauts des panneaux solaires en silicium en plein soleil et partiellement dans toutes les conditions météorologiques. Étant donné que les méthodes actuelles de détection des défauts ne peuvent pas être utilisées à la lumière du jour, le nouveau système pourrait faciliter beaucoup le fonctionnement optimal des panneaux solaires.
Les panneaux solaires en silicium, qui représentent environ 90 pour cent des panneaux solaires dans le monde, présentent souvent des défauts qui surviennent lors de leur fabrication, de leur manipulation ou de leur installation. Ces défauts peuvent réduire considérablement l’efficacité des panneaux solaires, il est donc important qu’ils soient détectés rapidement et facilement.
Les chercheurs ont utilisé un détecteur InGaAs avec une fréquence d’images très élevée pour acquérir une séquence d’images de panneaux solaires alors qu’un courant électrique modulé était appliqué. La vitesse d’imagerie très rapide disponible à partir de ce détecteur a permis de distinguer plus de changements entre les images de la séquence. Crédit : Yunsheng Qian, Université des sciences et technologies de Nanjing
Dans la revue Optica Publishing Group Optique appliquée, des chercheurs de l’Université des sciences et technologies de Nanjing en Chine décrivent comment une combinaison unique de nouveaux matériels et logiciels permet d’imager et d’analyser clairement les défauts des panneaux solaires, même en pleine lumière.
« Les systèmes de détection de défauts d’aujourd’hui ne peuvent être utilisés que pour détecter des défauts la nuit ou sur des modules de panneaux solaires qui ont été retirés et déplacés à l’intérieur ou dans un environnement ombragé », a déclaré Yunsheng Qian, qui a dirigé l’équipe de recherche. « Nous espérons que ce système pourra être utilisé pour aider les inspecteurs des centrales photovoltaïques à localiser les défauts et à les identifier plus rapidement, afin que ces systèmes puissent produire de l’électricité à leur maximum.
Voir à travers la lumière
Dans le nouveau travail, les chercheurs ont créé un système d’imagerie tout temps qui fonctionne dans toutes les conditions d’éclairage. Pour rendre les défauts visibles, ils ont développé un logiciel qui applique un courant électrique modulé à un panneau solaire, ce qui le fait émettre une lumière qui s’éteint et s’allume très rapidement. Un détecteur InGaAs avec une fréquence d’images très élevée est utilisé pour acquérir une séquence d’images des panneaux solaires lorsque le courant électrique est appliqué. Les chercheurs ont également ajouté un filtre qui limite les longueurs d’onde détectées à celles d’environ 1150 nm pour éliminer une partie de la lumière parasite des images.
Les chercheurs ont développé un nouveau système capable de détecter les défauts des panneaux solaires en silicium en plein soleil et partiellement. Sont présentées des images acquises sous un rayonnement solaire faible (gauche), moyen (moyen) et élevé (droite). La rangée du haut (a, b, c) a été acquise à l’aide d’un système traditionnel qui ne fonctionne pas à la lumière du soleil, et la rangée du bas (d, e, f) avec le nouveau système et l’algorithme d’affichage des défauts. Crédit : Yunsheng Qian, Université des sciences et technologies de Nanjing
“La vitesse d’imagerie très rapide permet de collecter plus d’images afin qu’un plus grand nombre de changements entre les images puissent être distingués”, a déclaré Sheng Wu, premier auteur de l’article. « Le développement clé était un nouvel algorithme qui distingue les parties modulées et non modulées de la séquence d’images, puis amplifie cette différence. Cela permet d’imager clairement les défauts du panneau solaire sous une irradiance élevée. »
Pour tester le système, les chercheurs l’ont appliqué à la fois à des panneaux solaires en silicium monocristallin et en silicium polycristallin. Les résultats ont montré que le système peut détecter des défauts sur des panneaux solaires à base de silicium avec des irradiances de 0 à 1 300 watts par mètre carré, ce qui équivaut à des conditions d’éclairage allant de l’obscurité totale au plein soleil.
Les chercheurs travaillent maintenant sur un logiciel pour aider à réduire le bruit numérique afin d’améliorer encore la qualité de l’image, afin que le détecteur puisse collecter les changements d’image avec plus de précision. Ils veulent également voir si l’intelligence artificielle pourrait être appliquée aux images acquises pour identifier automatiquement les types de défauts et rationaliser davantage le processus d’inspection.
Référence : « Système de détection de défauts pour les panneaux solaires au silicium sous irradiation toute la journée » par Sheng Wu, Yijun Zhang, Yunsheng Qian, Yizheng Lang, Minjie Yang et Mohan Sun, 27 septembre 2021, Optique appliquée.
DOI : 10.1364/AO.435456
