光伏面板的近紅外分析檢測

2019/08/07

背景:

某生產(chǎn)薄膜光伏面板的企業(yè)客戶(hù)要求對其生產(chǎn)的光伏用鍍膜玻璃樣品進(jìn)行近紅外反射分析。光伏面板即太陽(yáng)能電池板，由電池陣列組成。由于光伏面板的光吸收能力是非常關(guān)鍵的因素，可決定面板邊緣和其他區域的反射率，因此成為這些反光區域的光能損耗指示器。生產(chǎn)商評價(jià)及考核面板效率改善的諸多方式中包括使用抗反射涂層和玻璃摻雜，因此通過(guò)反射率測試可以達到考察面板效率的目的。

實(shí)驗實(shí)施

實(shí)驗中采用海洋光學(xué)的NIRQuest光譜儀狹縫100 μm，光譜范圍1200-2100 nm對5片鍍膜玻璃樣品進(jìn)行了分析。測試系統包括高功率鹵鎢燈，400 μm反射探頭，反射/透射光學(xué)平臺（固定）。鏡面反射標準 (800-2500 nm段反射率為85-95%) 用作參考。Spectrosuite應用軟件及可在Windows，MacOS及Linux 操作系統下運行的Java光譜平臺。
玻璃樣品無(wú)鍍膜面朝下放入樣品架，以保證探頭測取為鍍膜面的反射率。光學(xué)平臺輔助下探頭以90o測量鏡面反射，此時(shí)入射角與反射角相等，鏡面反射隨表面光滑度的提高而相應增加。測量中無(wú)需暗室或黑匣，全部在日光燈下進(jìn)行，高功率鹵鎢燈（20 W）提供連續光譜（360-2000 nm）。模擬實(shí)際生產(chǎn)條件，反射探頭與每個(gè)樣品表面的距離均保持在7 cm左右。
海洋光學(xué)的NIR光譜儀采用高性能InGaAs陣列探測器，緊湊的光具座設計和熱電制冷配置，低噪電子元件。本實(shí)驗使用的NIRQuest256-2.1（即256像素光譜儀），適用于長(cháng)波段檢測（最高響應在1900 nm左右）。具有高獲取模式能夠有效改善系統的靈敏度使之適合低光度和低濃度測量。此外，光譜儀的積分時(shí)間極短，最低可至1 ms，更適應大產(chǎn)量生產(chǎn)環(huán)境。
NIRQuest還具有外部硬件觸發(fā)功能，允許用戶(hù)在外部事件觸發(fā)時(shí)采集數據，或在數據采集后觸發(fā)事件。這一功能對于自動(dòng)過(guò)程或太陽(yáng)能模擬器同步閃爍過(guò)程中的數據采集尤為重要。

實(shí)驗結果

測試中未進(jìn)行任何平均和平滑處理，數據仍表現出很好的穩定性，因此只采集一套光譜。（見(jiàn)圖2）樣品的反射光譜表明在5片樣品中反射率都隨波長(cháng)有同等幅度的增加。反射率峰值在2000 nm左右。并且反光最弱與最強的樣品之間，反射率的差別在測試波長(cháng)范圍的兩端相對較小，而在1700 nm附近差異顯著(zhù)。鍍膜樣品的反射強度在較短波段大約為25%，而在較長(cháng)波段可達到80%，這些數值均為相對于鏡面反射標準測得的相對反射率（鏡面反射標準在近紅外波段的反射率圖譜接近平坦直線(xiàn)）。

圖2

結論

隨著(zhù)市場(chǎng)對光伏電池效率的要求不斷提高，光伏材料得到了飛速發(fā)展，對分析技術(shù)的巨大需求顯而易見(jiàn)，在此背景下，光傳感測試分析系統應運而生，如 NIR光譜儀，薄膜測試系5h統和太陽(yáng)能模擬測試單元一類(lèi)的光傳感系統均可靈活配備于研發(fā)和生產(chǎn)線(xiàn)中，必然成為推動(dòng)光伏技術(shù)發(fā)展的利器。本案例表明近紅外光譜法可用于比較鍍膜玻璃樣品之間的反射率優(yōu)劣，以及獲取基于反射標準的反射率值，因此通過(guò)海洋光學(xué)的光譜儀和其他附件可以推知5片樣品的太陽(yáng)能捕獲效率。