UVF檢測技術介紹

 

UVF檢測技術介紹

太陽能UVF檢測技術，是一種能夠檢視太陽能模組內電池片隱裂狀態的影像化技術。也就是可以把肉眼看不到的隱裂變成肉眼可見的影像，進一步用來判斷模組的損傷狀態。這個技術比EL方便執行，但是也有很多的限制，本文將對這個技術做完整的說明。

 

UVF檢測原理

UVF檢測主要是利用EVA（或封裝材）的螢光反應來使缺陷現形。使用特定波長的UV照射太陽能模組，模組裡的EVA會產生螢光反應。當電池片有隱裂時，螢光物質會被穿透電池片隱裂的水汽和氧破壞（如下圖），導致隱裂周圍沒有螢光反應而變為暗區，此暗區可以顯示電池片隱裂的位置。

需要特別說明的是，這裡使用的UV光源、拍攝用的設備等，都需要特別的設計與搭配，不是隨便買個驗鈔的UV燈就可以做檢測。有歐洲的太陽能檢測團隊兜不出效果跟我們一樣好的設備，只好來向我們購買技術轉移，技術門檻由此可見。

 

 

下圖是比對同一片模組拍攝的EL影像跟UVF影像，可以看出兩者呈現的隱裂位置相符。但是UVF只能看到隱裂的位置，無法判斷有沒有形成壞死區域。所謂壞死區域就是完全被隱裂包圍隔離的區域，區域內發的電無法往外送，是隱裂影響功率輸出的主要原因。EL可以很明確的看出壞死區域，但UVF檢測只能顯示隱裂位置，看不出有沒有形成壞死區。

判定新舊隱裂

UVF檢測有一個特性可以協助我們判斷隱裂的新舊，對於隱裂成因的判斷很有幫助。當電池片的隱裂生成時，從背板進入模組的水汽和氧會逐漸穿透隱裂跑到電池片正面，接著逐漸破壞EVA裡面的螢光物質，而使隱裂位置的螢光越來越暗。下圖顯示隱裂生成開始，一直到24天後的UVF影像，可以看出一開始顏色比較淡，到兩週後顏色就很深，之後的變化也逐漸變小。因此透過EL 跟UVF影像比對可以判斷是新生成的隱裂，還是早就存在的隱裂。而UVF暗區的深淺也有助於判定隱裂的產生時間，可應用於隱裂的責任判定。例如颱風後拍攝EL發現隱裂，但是無法確定是安裝時造成的？還是颱風時造成的？若颱風後立即使用UVF跟EL比對，可以確認是新隱裂還是舊隱裂，甚至有機會辨別是一兩個月前發生的，還是好幾個月以前的。

不過要特別提醒，新舊隱裂的判定有時間限制，最好在隱裂生成的一週內檢測，此時最容易判定隱裂的新舊。兩週後隱裂的顏色深淺變化就比較小了，判定上會比較困難。 

 

UVF檢測的限制

UVF檢測受限於材料的螢光反應，以及缺陷對螢光反應造成的變化，因此有如下的限制：

1. 模組使用的封裝材：UVF檢測主要倚賴EVA（或封裝材）的螢光物質，但是如果模組使用高穿透EVA或POE，可能會導致螢光反應很弱而無法做UVF檢測。目前的經驗是2015年以前的模組比較沒問題，之後的模組就要看情況了（大部分不行）。

2. 模組安裝時間至少三個月到半年以上：因為封裝材裡面的材料要先接受陽光照射才會轉化為螢光物質，通常要照射三個月以上，時間越久螢光反應越好。所以剛安裝好三個月內的模組通常是無法做UVF檢測的。

3. 雙玻模組不能顯示隱裂：前面提到水汽跟氧從背板進入模組，再由隱裂跑到正面破壞螢光物質，這讓我們能看到隱裂。但是如果使用雙玻模組，水汽跟氧無法從後方進入模組，就沒有機會透過隱裂破壞螢光物質，所以即使有隱裂也不會看到較暗的條紋。

以上是三個主要的限制，其他還有一些比較細節的特殊狀況，在此不易簡短說明，可參考相關文獻或與我們聯繫討論。

  

UVF檢測與EL檢測的差異

UVF檢測最大的好處就是非接觸式，只要對模組照適當的UV光，然後用適當的設備拍照，完全不用接觸到模組或系統。因此可以較快速的檢測，甚至結合無人機空拍。PV Guider領先全球開發出UVF空拍技術，被收入國際能源總署最近出版的太陽能檢測技術報告中，最近也將此技術轉移給歐洲知名太陽能檢測公司。

相對來說，EL檢測時要對模組通電，技術難度較高，檢測速度也比較慢。但是EL可以看到的缺陷種類較多，也比較明確清晰，還可以概略評估功率影響大小。UVF與IR、EL可以搭配使用，以UVF或IR快速檢測，再用EL做第二線診斷，也是不錯的作法。

下表整理EL跟UVF可檢測缺陷的比較，每個檢測技術各有所長，正確搭配使用可以做最有效益的太陽能電站檢測。

 

 

延伸閱讀：

EL檢測介紹 http://solar543.blogspot.com/2021/05/EL.html

IR檢測介紹 http://solar543.blogspot.com/2017/03/irinspection.html#more

隱裂的成因與對策http://solar543.blogspot.com/2017/05/microcrack.html

什麼是蝸牛紋http://solar543.blogspot.com/2017/05/snailtrail.html

  

關於作者：

林敬傑博士，業界朋友們暱稱為「傑博」

2004年在工業技術研究院從事太陽能模組研發

2005年與德國萊因技術合作，在臺灣建立亞洲第一個太陽能檢測認證實驗室

2007年擔任德資企業a2pak Power茂暘能源技術長

2011年成立顧問公司PV Guider，提供專業諮詢與電站品質管控等服務

 

目前擔任：

PV Guider首席顧問

CNS國家標準審議委員

工研院量測中心顧問

IEA國際能源總署Task 13太陽能可靠度工作組技術專家兼共同主持人

SEMI產業標準技術委員會主席

Solar United國際太陽能產業聯盟工作小組技術專家

華聚基金會兩岸共通標準技術專家