太陽能系統檢測工具（下）

太陽能系統檢測工具（下）

太陽能系統移動式檢測設備

本文要介紹的報告是Qualification of Photovoltaic (PV) Power Plants using Mobile Test Equipment，中文直譯為「使用移動式測試設備評估太陽能電站」，可以在以下連結下載：

https://iea-pvps.org/key-topics/qualification-of-pv-power-plants-using-mobile-test-equipment/

由於篇幅太長，分為上下兩篇，上集請見：

http://solar543.blogspot.com/2021/08/mobileinspectiontools1.html

以下繼續介紹報告裡提及的檢測技術。

行動實驗室模組測試

各種行動實驗室

有些狀況需要在案場量測模組功率，例如模組到貨檢驗，或發電不良需要確認模組功率。以往的作法是把模組拆下來送第三方實驗室量測，但是運送來回很麻煩（例如要找模組包裝材），成本高又有運輸損傷的風險。因此有人開發出行動測試車，直接把實驗室開到案場，模組拆下來就直接在案場量測，在歐洲是很普遍的作法。行動測試車從最小的拖車到20呎貨櫃車都有，但是太小的測試車沒有恆溫環境，測試誤差可能會比較大。

在案場量測是個好主意，但是最困難的是要把測試環境維持得跟實驗室環境一樣。我們之前幫歐洲客戶處理過一些客訴案件，行動實驗室量測的結果與模組廠的測試差異很大，深入分析測試結果發現行動實驗室的測試溫度遠低於STC標準25℃，導致量測誤差過大，如此行動實驗室的量測結果就沒有參考價值了。因此使用行動實驗室做功率量測時，很重要的是維持STC測試條件。

為了維持功率量測準確度，除了環境條件的控制，硬體設備的要求也很重要。如何在這麼小的空間內使陽光模擬器達到AAA或更高等級，就是技術所在。其他如儀器校正、標準片準備、校正程序等，都是很重要議題。

順帶一提，行動實驗室除了功率量測，大都也可拍攝模組EL影像。有些行動實驗室也配備耐絕緣、接地測試等。

行動實驗室模組串列監測

串列監控行動車

本報告介紹了另一種行動實驗室，是做模組串列監測。這個行動實驗室裡面有很多套串列監控設備，可以在現場對多個串列同時做監控紀錄，透過串列數據的比對分析，可以發現一些問題。下圖就是一個檢測案例，同時監測的多個串列曲線都很接近，但是有一個串列的輸出功率明顯低於其他串列，可以進一步分析其問題根源。這種測試車可以協助驗收測試，確認各串列都正常運作。不過現在大型電站的串列監控越來越普及，如果電站本身配備串列監控設備，就用不上這種行動實驗車了。

阻抗頻譜分析

阻抗頻譜分析示意圖

阻抗頻譜分析是把模組串列模擬成電容、電阻、電感等元件的組合，對模組串列發出一系列的波，透過波的回傳分析出阻抗大小與相位角，進而推算串列的狀態。主要的功能是偵測斷路位置、漏電位置等，可以節省一片一片測試尋找故障點的人力。

這種檢測確實可快速找到故障位置，但是使用上有些限制，首先模組的接地必須連續且連接到接線箱。光這一點就有很多案場條件不符，特別是有漏電的案場，常會把接地線剪掉避免逆變器跳機。結果當我們要診斷漏電位置時，卻因為接地不連續而無法使用這個工具檢測。

另外，故障位置的推算與電纜線的電感、阻抗等參數有關，如果組串頭尾的電纜線長度不明，或使用的電纜線規格特殊，可能導致位置估算不正確，使用上須特別注意。

戶外PL影像檢測

PL在矽晶片檢測與電池片檢測已經是成熟的方法，檢測的原理是對晶片或電池照射特定波長的光，電池片內的電子躍遷會發出特定波長的光，而發光的強度與半導體性能有關，用特殊相機把影像記錄下來，就可以看出整個晶片上的性能分佈（如下圖）。PL影像有一點類似EL影像，可以看出部份隱裂與電池缺陷，而且是非接觸式的檢測（不用對電池通電），所以有其便利性。

PL檢測示意圖

PL應用在電站檢測有些困難，因為需要日光來激發電子躍遷，但是日光又會影響影像拍攝，所以要又用到前面日間EL檢測使用的Lock-in技術，把有訊號的影像跟背景光的影像相減，得到所要的PL影像。但是這次沒有像EL那麼容易，因為EL可以簡單控制通電流或不通電流，但是PL卻沒辦法在陽光下控制照光或不照光。所以研究者開發出一種遮蔽方法，可以控制每個電池串電流通過與否，就可以在戶外拍攝PL。

但是這個方法測試速度非常慢，看到的缺陷又不如EL清晰明白，所以很難取代EL。唯一的好處就是非接觸檢測，對於模組通電困難的案場，就可用這種方式檢測。

高分子材料頻譜分析法

各種材料的頻譜分析結果

高分子材料頻譜分析是利用拉曼頻譜分析儀或NIR頻譜分析儀來對模組的高分子材料做檢測。因為高分子材料裡面的某些官能機或構造會吸收特定波長的光，所以用頻譜分析儀可以由反射或穿透的光譜分佈來判斷材料裡面含有什麼物質（如上圖）。這可以用來辨識模組所使用的材料，也可以用來比對材料老化的程度。

但是此方法的限制是一定要有比對樣品，透過比較的方式來判斷材料狀況。例如想要知道背板是否使用杜邦Tedlar，就要有杜邦Tedlar的樣品作為比對，才能知道結果。如果檢測的對象是一種停產舊產品，有可能因為無法取得比對樣品而無法判斷。做材料老化檢測也是一樣，需要有全新跟老化的樣品作為比對，才能夠對待測樣品進行判斷。

目前這個檢測技術用在案場還不是很成熟，期待未來有完整的對比資料庫，就可以快速的檢測案場的模組材料狀況。

還有更多檢測方法的介紹請參閱上集：

http://solar543.blogspot.com/2021/08/mobileinspectiontools1.html

延伸閱讀：

關於作者：

林敬傑博士，業界朋友們暱稱為「傑博」