用于光伏组件EL图像处理及计算组件功率衰减的方法与流程

用于光伏组件el图像处理及计算组件功率衰减的方法
技术领域：
：1.本发明涉及光伏
技术领域：
：，具体涉及一种用于光伏组件el图像处理及计算组件功率衰减的方法。
背景技术：
：：2.太阳能是人类取之不尽用之不竭的清洁可再生能源，在太阳能的有效利用当中，太阳能光电转换的利用，也就是光伏太阳能，是近些年来发展最快，也是最具活力的研究领域。为了推广太阳能电池这种优良的低碳能源，就必须提高太阳能电池的质量以满足客户要求；而为了提高太阳能电池的质量，在组件生产的关键环节进行el检测是必要的。3.el缺陷检测是探知和监控电池片因工艺或材料本身所导致缺陷的重要手段；通过el图像的分析可有效发现硅片扩散、钝化、印刷及烧结各个环节可能存在的问题，对改进工艺、提高效率和稳定生产都有重要的作用。因而，el被认为是太阳电池生产线的“眼睛”，目前也广泛用于检查光伏组件的隐性缺陷。el英文全称electroluminescence，即电致发光，也可以叫电子发光检测。el技术原理是基于对晶体硅太阳电池外加正向偏置电压，电源向太阳电池注入大量非平衡载流子，el依靠从扩散区注入的大量非平衡载流子不断地复合发光，放出光子；再利用ccd相机捕捉这些光子，并通过计算机进行处理后显示出来，进而发现电池片中存在的问题。处于导带的电子是一个亚稳态，最终会基于自身或在外界的激励下跃迁到价带，并与价带中一个空穴复合，在复合过程中会释放出一个光子，当光子数量很多时就会形成el图像。4.在本
技术领域：
：，目前广泛使用的是ccd相机拍摄后的基础黑白图像。直接使用黑白图像进行对el图像的对比处理存在诸多问题，比如有无法直观感受出图片之间光线强度变化和无法定量分析光线强弱判断在经过如老化，载荷等处理后的变化对比等问题。技术实现要素：5.本发明所要解决的技术问题是：为了解决直接使用ccd相机拍摄的黑白图像进行对el图像的对比处理存在诸多问题，比如有无法直观感受出图片之间光线强度变化和无法定量分析光线强弱判断组件功率衰减，经过如老化，载荷等处理后的图像变化对比等问题。本发明提供一种用于光伏组件el图像处理及计算组件功率衰减的方法。6.本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种用于光伏组件el图像处理及计算组件功率衰减的方法，包括以下步骤：7.s1：采用ccd相机拍摄光伏组件的el图像，且el图像为黑白图像。8.s2：采用图像处理软件，将步骤s1获得的黑白图像转换为redhot热图，在redhot热图中定性观察el图像的光线变化。9.s3：采用图像处理软件，给步骤s2获得的redhot热图添加标准尺，基于标准尺，能够通过目视直接对比el图像中不同区域光线强弱，判断光伏组件的基本性能；若该区域光线强，则表示电池组件通相同电流的情况下载流子复合释放光子更多，那么它的逆过程(吸收光子发电)发电功率就更高。10.s4：采用图像处理软件，计算redhot热图平均荧光强度，计算公式为：平均荧光强度＝计算面积总荧光强度/计算的面积。11.s5：将步骤s4中计算出的el图像中图片荧光强度数据的对比转化成光伏组件功率衰减数据，通过功率衰减数据判断光伏组件的性能；通过光强变化判断出组件功率衰减，若组件存在衰减则说明其性能有所下降，有助于快速判断组件在无法完成功率测试的情况下迅速了解在老化测试结束后组件对环境的耐候性能。12.进一步的，所述图像处理软件包括但不限于imagej图像处理软件、scikit-image、numpy、scipy、pil、matlab等图像处理软件，可以采用单一软件，也可以采用多种软件组合使用。13.进一步的，步骤s4具体还包括：采用图像处理软件对redhot热图中的部分进行荧光值计算；或者利用选择工具对图像中特定区域进行荧光值的定量计算，计算原理和公式为：平均荧光强度＝计算面积总荧光强度/计算的面积。14.与现有技术相比，本发明提供的一种用于光伏组件el图像处理及计算组件功率衰减的方法，具有下述优点和功能：15.①使用简单imagej图像处理技术，将黑白图像转换为redhot热图能更加直观的感受出el的图像光线变化。16.②使用简单imagej图像处理技术，将redhot热图添加标准尺，通过目视可直接对比图中不同区域光线强弱，判断组件基本性能情况。17.③使用简单imagej图像处理技术，将redhot热图，通过软件计算平均荧光强度，是用定量分析方法直接计算出所需要的面积光强：平均荧光强度＝计算面积总荧光强度/计算的面积。18.④使用简单imagej图像处理技术，将el图像中图片荧光强度数据的对比转化成组件功率衰减数据。附图说明19.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。20.图1是黑白图转换为热图的过程示意图。21.图2是黑白图或热图添加标准卡的过程示意图。22.图3是黑白图或热图平均荧光强度的计算过程示意图。23.图4是老化前后el图像对应功率衰减的对比图。24.图5是平均荧光强度衰减与组件功率衰减关系图。具体实施方式25.现在结合附图对本发明作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。26.如图1所示，本发明的一种用于光伏组件el图像处理及计算组件功率衰减的方法，采用imagej图像处理软件实现各个步骤中的操作，具体包括以下步骤：27.s1：采用ccd相机拍摄光伏组件的el图像，且el图像为黑白图像；28.s2：使用imagej图像处理技术，将黑白图像转换为redhot热图，在redhot热图中定性观察el图像的光线变化，在redhot热图中能更加直观的感受出el的图像光线变化，具体包括以下步骤：29.s2.1：在imagej官网中下载官方正版软件并安装，接着将待处理的el图片在软件中打开。30.s2.2：在主菜单栏选项中选择image选项，下拉菜单选中lookuptables选项，接着,在子菜单栏中先择redhot将黑白图像转换为redhot热图，如图1。31.s3：使用简单imagej图像处理技术，给步骤s2获得的redhot热图添加标准尺，基于标准尺，能够通过目视直接对比el图像中不同区域光线强弱，判断光伏组件的基本性能；具体包括以下步骤：32.s3.1：在imagej图像处理软件中，打开待处理el图像的redhot热图。33.s3.2：在主菜单栏选项中选择analyze选项，在下拉选项中选择tools，在子菜单栏中选择calibrationbar选项。如图2所示，将redhot热图添加标准尺，通过目视可直接对比图中不同区域光线强弱，判断组件基本性能情况。34.s4：使用简单imagej图像处理技术，将redhot热图，通过软件计算平均荧光强度，是用定量分析方法直接计算出所需要的面积光强：平均荧光强度＝计算面积总荧光强度/计算的面积，具体包括以下步骤：35.s4.1：在imagej图像处理软件中，打开待处理el图像的redhot热图。36.s4.2：在主菜单栏选项中选择analyze选项，在下拉选项中选择measure，对redhot热图中的部分进行荧光值计算；或者利用选择工具对图像中特定区域进行荧光值的定量计算，计算原理和公式为：平均荧光强度＝计算面积总荧光强度/计算的面积。如图3所示，通过软件计算平均荧光强度，是用定量分析方法直接计算出所需要的面积光强。37.本实施例中选择四个区域，对光伏组件整片el图像中的部分区域点进行荧光值计算:如图4所示，分别为f1、f2、f3、f4的平均荧光强度，或者利用选择工具对图像中特定区域进行荧光值的定量计算分别为：s1、s2、s3、s4，计算原理和公式为：平均荧光强度＝计算面积总荧光强度/计算的面积。通过软件计算平均荧光强度，是用定量分析方法直接计算出所需要的面积光强。38.s5：使用简单imagej图像处理技术，将el图像中图片荧光强度数据的对比转化成组件功率衰减数据，具体包括以下步骤：39.根据组件样品经过老化试验如dh1000、dh2000、uv60、uv120前后的以固定电压测试el图，计算整体组件特定区域老化前后平均荧光强度差：δq＝q1-q2。其中，公式为：q1＝(老化前el)(f1+f2+f3+f4)/4、q2＝(老化后el)(f1+f2+f3+f4)/4或q1＝(老化前el)(s1+s2+s3+s4)/4、q2＝(老化后el)(s1+s2+s3+s4)/4。40.如图5所示，通过组件el平均荧光强度的衰减转化为功率衰减，如表1所示，经过多组实验数据对比后el图片的平均荧光强度与组件功率衰减满足公式：组件功率衰减＝k1(δq)2+k2(δq)+r，其中，-0.002≤k1≤0.001、0.1≤k1≤0.3、0.1≤r≤0.3。41.表1老化前后平均荧光强度和功率衰减数据表[0042][0043]根据实验结果数据对比，当k1＝-0.00416、k2＝0.225、r＝0.16667时，光伏组件功率衰减最接近当前公式：组件功率衰减＝-0.00416(δq)2+0.225(δq)+0.16667，可以看出通过el图像中平均荧光强度的变化也可间接转化为组件功率衰减情况。[0044]以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本发明的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。当前第1页12当前第1页12
技术特征：
1.一种用于光伏组件el图像处理及计算组件功率衰减的方法，其特征在于：包括以下步骤：s1：采用ccd相机拍摄光伏组件的el图像，且el图像为黑白图像；s2：采用图像处理软件，将步骤s1获得的黑白图像转换为red hot热图，在red hot热图中定性观察el图像的光线变化；s3：采用图像处理软件，给步骤s2获得的red hot热图添加标准尺，基于标准尺，能够通过目视直接对比el图像中不同区域光线强弱，判断光伏组件的基本性能；s4：采用图像处理软件，计算red hot热图平均荧光强度，计算公式为：平均荧光强度＝计算面积总荧光强度/计算的面积；s5：将步骤s4中计算出的el图像中图片荧光强度数据的对比转化成光伏组件功率衰减数据，通过功率衰减数据判断光伏组件的性能。2.如权利要求1所述的用于光伏组件el图像处理及计算组件功率衰减的方法，其特征在于：所述图像处理软件包括image j图像处理软件、scikit-image、numpy、scipy、pil、matlab中的一种或多种。3.如权利要求1所述的用于光伏组件el图像处理及计算组件功率衰减的方法，其特征在于：步骤s4具体还包括：采用图像处理软件对red hot热图中的部分进行荧光值计算；或者利用选择工具对图像中特定区域进行荧光值的定量计算，计算原理和公式为：平均荧光强度＝计算面积总荧光强度/计算的面积。

技术总结
本发明提供一种用于光伏组件EL图像处理及计算组件功率衰减的方法，采用CCD相机拍摄光伏组件的EL图像，且EL图像为黑白图像；采用图像处理软件，将黑白图像转换为热图，在热图中定性观察EL图像的光线变化；给热图添加标准尺，直接对比EL图像中不同区域光线强弱，判断光伏组件的基本性能；计算Red Hot热图平均荧光强度，将图片荧光强度数据的对比转化成光伏组件功率衰减数据，通过功率衰减数据判断光伏组件的性能。该方法能够直观的，定性、定量的实现对光伏组件的基本性能进行判断。现对光伏组件的基本性能进行判断。现对光伏组件的基本性能进行判断。


技术研发人员：杨阳
受保护的技术使用者：江苏海博瑞光伏科技有限公司
技术研发日：2023.05.11
技术公布日：2023/8/14