شکل 1: تیم سیلورمن و نیکول لونا، محققان آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر ملی (NREL) به داده های تولید شده توسط Platypus که به یک سیستم فتوولتائیک در منطقه مدرسه Flatirons متصل است نگاه می کنند.
برای کمک به حل مشکل عظیم تغییرات آب و هوایی که بشریت با آن مواجه است، ما نیاز به ساخت تن نیروگاه های خورشیدی داریم. این نیروگاه ها می توانند برق ارزان و تمیز تولید کنند، اما تنها در صورتی که بتوانند در درازمدت به طور قابل اعتماد کار کنند.
به همین دلیل است که تیم سیلورمن، دانشمند ارشد در آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر وزارت انرژی ایالات متحده (NREL) و همکارانش در حال شناسایی مشکلات در سلول های خورشیدی موجود با سیستم Platypus هستند، یک سیستم دوربین طراحی شده برای تشخیص مشکلات نامرئی و مخفی در محل. ماژول های فتوولتائیک
سیستم پلاتیپوس نورتابی نوری را تصویر می کند که زمانی اتفاق می افتد که نور جذب شده و در طول موج طولانی تری بازتاب می شود. سلولهای خورشیدی نورتابی از خود نشان میدهند و هر چه نور بازتابشده قویتر باشد، کیفیت سلول خورشیدی بهتر است.
هنگامی که درون سلول خورشیدی به دلیل تگرگ شدید هوا پاره می شود، ما نمی توانیم شکاف ها را با چشم ببینیم. سیلورمن توضیح می دهد، "اما این ترک دو رابط جدید ایجاد می کند که در آن حامل های بار تمایل به ترکیب مجدد دارند به گونه ای که نور تولید نمی کند. در نتیجه، زمانی که از نورتابی نور عکس می گیریم، ناحیه ای که ترک وجود دارد تیره تر از اطراف ظاهر می شود. حوزه."
ایجاد تصاویر فوتولومینسانس
برای ایجاد تصاویر فوتولومینسانس، محققان نور تک رنگ را به پنل های خورشیدی تاباندند و از یک دوربین برای جمع آوری نور بازتابیده شده استفاده کردند. بهتر است این عمل را در شب انجام دهید تا از نور خورشید دوری کنید.
سیلورمن میگوید: «شدت نورتابی بسیار کمتر از نور فرودی است، بنابراین ما نیاز به طراحی سیستمی داشتیم که بتواند نور زیادی از خود ساطع کند و مقدار کمی نور را که پس از تغییر طول موج بازگردانده شده است، جمعآوری کند.»
به LED های قدرتمند، دوربین های حساس و فیلترها برای جلوگیری از ظاهر شدن نور خام در تصویر نیاز دارد. سیلورمن می گوید: "برای مدت طولانی، این اندازه گیری در مقیاس کوچک در آزمایشگاه انجام می شد. اما خوشبختانه، همانطور که دستگاه های اصلی انجام شده اند بهتر و ارزانتر، شدت فوتولومینسانس سلولهای خورشیدی قویتر شده است، که به ما اجازه میدهد تا امروز این کار را در مقیاس بزرگ و با هزینه کم انجام دهیم."
علیرغم این واقعیت که اکثر نیروگاه های خورشیدی به خوبی کار می کنند، محققان ابزار Platypus خود را برای تشخیص خطاهای نامرئی در صفحات خورشیدی طراحی کردند.
سیلورمن میگوید: "من همیشه به تصویربرداری فوتولومینسانس به عنوان یک تکنیک تخصصی که در آزمایشگاه استفاده میشود فکر میکردم. سپس دوستم ویل هابز این کار را در گاراژ خود با محصولی که از اینترنت سفارش داده بود انجام داد و این یک غافلگیری خوشایند بود. ما متوجه شدیم که میتوانیم از آن استفاده کنیم. دستگاه در گاراژ برای استفاده در یک نیروگاه واقعی."
عکس شکل 2: محققان آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر تیم سیلورمن، نیکول لونا، بایرون مک دانولد و جاش پارکر نمونه اولیه سیستم Platypus را در یک سیستم فتوولتائیک در پردیس Flatirons آزمایش می کنند.
یک چالش جالب برای محققان این بود که در اواسط اولین نمایش تماممقیاس آنها، برف شروع به باریدن کرد. سیلورمن و همکارانش راه آسانی برای برنامهریزی مجدد نمایش خود نداشتند، بنابراین مجبور شدند همانطور که نشان میدادند برف را از صفحات خورشیدی پاک کنند. . نمونه اولیه اثبات مفهوم آنها ثابت شد که ضد برف است.
اثبات مفهوم از طریق نمونه سازی نشان داد که فناوری ما امکان پذیر بوده و هزینه و پیچیدگی سیستم معقول بوده است. سیلورمن گفت: "اما در حال حاضر این یک ابزار کاربرپسند برای استفاده روزمره نیست. در پروژه های آینده امیدواریم نسخه جدیدی تولید کنیم. سپس افراد می توانند از Platypus برای بررسی خود استفاده کنند تا نگران نباشند. آیا آسیب نامرئی و نامرئی به نیروگاه وارد شده است.»
