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En la industria fotovoltaica, las células solares se utilizan como el principal material semiconductor para la fabricación de paneles solares, en conexión serie y/o en paralelo, para integrar el módulo fotovoltaico completo. Puesto que se componen básicamente de silicio cristalino, las células solares pueden presentar defectos característicos como, por ejemplo, grietas no perceptibles a simple vista o degradación del material con las consecuentes pérdidas de rendimiento.

¿Qué es el proceso de electroluminiscencia?

Las células solares convierten la energía solar en electricidad, sin embargo tienen también la característica de poder emitir luz si se conectan a una corriente eléctrica. A este proceso, digamos inverso, se le denomina electroluminiscencia. El siguiente vídeo del Laboratorio Nacional de Energías Renovables de Colorado utiliza el proceso de electroluminiscencia para mostrar el daño causado a las células cuando un instalador fotovoltaico realiza operaciones en el módulo, arrodillándose o caminando sobre él.

Inspección de defectos y control de eficiencia energética

La utilización de la electroluminiscencia es un método muy eficaz para categorizar el rendimiento de un panel solar, tanto en su proceso de fabricación como en tareas de mantenimiento de los mismos, una vez instalados en su ubicación final. Mediante esta tecnología se puede evaluar de forma rápida y precisa la eficiencia de la célula en cada uno de sus puntos.

La prueba de la electroluminiscencia permite identificar los defectos que no son visibles al ojo humano y que pueden estar presentes en las células solares o en la soldadura, así como detectar los factores que generan la ruptura de los dedos (colectores) de la célula durante el proceso de fabricación, para implementar las posibles soluciones y mejorar la calidad y la vida útil del módulo.

Al inducir una corriente eléctrica sobre la célula, ésta emite luz en un espectro centrado en los 1.150 nm. Cuanta más radiación emite más eficiente es, y la radiación se emite en toda la célula, de forma que si existe una grieta o una deficiencia en las capas conductivas se ve reflejado en la imagen capturada con cámaras especialmente sensibles a esta longitud de onda. Con la ayuda de un software de inspección, esta imagen se analiza para detectar los defectos, la uniformidad y la eficiencia general de la célula. Según la gravedad de estos defectos, la célula será aceptada o rechazada.

Sistemas de visión para la inspección de paneles solares

La inspección de módulos fotovoltaicos es un proceso complejo para el cual se necesita una cámara capaz de capturar imágenes claras en un rango de longitud de onda específico de 950-1250 nm. Como las emisiones de electroluminiscencia fotovoltaica son muy débiles, se requieren cámaras extremadamente sensibles. La cámara debe captar con precisión todo el panel en un sola captura y contar con una resolución adecuada que permita una fácil detección de elementos que no se pueden inspeccionar visualmente, tales como microgrietas o distintas intensidades de luz.

La cámara Manta G-145B NIR está diseñada para ofrecer un buen rendimiento en la región del infrarrojo cercano (NIR) con un 20-30% de eficiencia cuántica a 900 nm. Equipada con un sensor de imagen de dispositivo de carga acoplada (CCD), la cámara Manta G-145B NIR es muy adecuada para procesos de control de calidad de células solares industriales y en línea.

cámara Manta G-145B NIR

El sensor CCD de matriz bidimensional es una herramienta excelente para pruebas de alto rendimiento de células fotovoltaicas individuales y paneles de gran tamaño gracias a su alta eficiencia cuántica y bajo ruido y a una lectura de fotogramas por debajo del segundo.

Para aplicaciones de inspección fotovoltaica de mayor exigencia, la serie de cámaras Goldeye de Allied Vision ofrecen una solución más avanzada. Goldeye es una cámara infrarroja de onda corta con una sensibilidad máxima entre 900 y 1.700 nm, lo que la convierte en una solución ideal para detectar radiaciones electroluminiscentes más débiles a longitudes de onda más altas que la Manta NIR.

cámara Goldeye

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