Fault detection of solar cells using thermographic analysis

Abstract

Η ηλιακή ενέργεια είναι μια ελκυστική εναλλακτική πηγή ηλεκτρισμού. Το φωτοβολταϊκό στοιχείο, είναι η βασική μονάδα μιας εγκατάστασης παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από την ηλιακή ενέργεια. Για την συντήρηση ενός τέτοιου συστήματος είναι αναγκαία η άμεση διάγνωση τυχόν βλαβών στα φωτοβολταϊκά στοιχεία της εγκατάστασης. Ο πιο απλός, γρήγορος και μη καταστρεπτικός τρόπος είναι με χρήση τεχνικών θερμογραφικής ανάλυσης. Οι τεχνικές θερμογραφικής ανάλυσης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την γρήγορη διάγνωση βλαβών, όχι μόνο κατά την λειτουργία των Φ/Β πλαισίων αλλά και κατά την φάση κατασκευής τους. Σε αυτή την διπλωματική εργασία αρχικά μελετήθηκαν διάφορες τεχνικές που χρησιμοποιούνται για τον εντοπισμό σφαλμάτων κατά την διαδικασία κατασκευής φωτοβολταϊκών πλαισίων. Στη συνέχεια, αναπτύχθηκε ένα λογισμικό ηλεκτρονικού υπολογιστή το οποίο δέχεται ως είσοδο την θερμική φωτογραφία ενός φωτοβολταϊκού πλαισίου ή μίας φωτοβολταϊκής συστοιχίας, τα οποία είναι εγκατεστημένα σε ένα σύστημα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, και εντοπίζει τυχόν βλάβες σε αυτά.

Solar energy is an attractive alternative source of electricity. The solar cell is the basic unit of a solar power plant. The maintenance of such a system requires the immediate discovery of malfunctions of the solar cells/modules it comprises. The most simple, fast and non-destructive way of diagnosing faults on photovoltaic modules are techniques of thermographic analysis. The thermographic analysis techniques can be used for quick fault diagnosis, not only during the operation of photovoltaic module but also during the construction phase. In this thesis, various techniques used to detect faults during the manufacturing process of photovoltaic modules are initially studied. Then, a computer software is developed that accepts as input a thermal image of a photovoltaic module or array, which is installed in a power system, and identifies the corresponding malfunctioning solar cells, as well as the types of faults.