Figure 1 : Tim Silverman et Nicole Luna, chercheurs du National Renewable Energy Laboratory (NREL), examinant les données générées par PLAtypus, qui est lié à un système photovoltaïque du district scolaire de Flatirons.
Pour aider à résoudre l’énorme problème du changement climatique auquel l’humanité est confrontée, nous devons construire des tonnes de centrales solaires. Ces centrales peuvent produire de l’électricité propre et bon marché, mais seulement si elles peuvent fonctionner de manière fiable sur le long terme.
C'est pourquoi Tim Silverman, scientifique principal au National Renewable Energy Laboratory (NREL) du Département américain de l'énergie, et ses collègues détectent des problèmes dans les cellules solaires existantes grâce au système Platypus, un système de caméra conçu pour détecter les problèmes invisibles et furtifs sur site. modules photovoltaïques.
Le système Platypus image la photoluminescence, qui se produit lorsque la lumière est absorbée et réémise à une longueur d’onde plus longue. Les cellules solaires présentent une photoluminescence et plus la lumière réémise est forte, meilleure est la qualité de la cellule solaire.
"Lorsque l'intérieur d'une cellule solaire se brise à cause d'une forte grêle, nous ne pouvons pas voir les fissures avec nos yeux." Silverman décrit : « Mais la fissure crée deux nouvelles interfaces où les porteurs de charge ont tendance à se recombiner d'une manière qui ne produit pas de lumière. En conséquence, lorsque nous prenons des photos de photoluminescence, la zone où existe la fissure apparaît plus sombre que l'environnement. zone."
Création d'images photoluminescentes
Pour créer les images photoluminescentes, les chercheurs ont projeté une lumière monochromatique sur les panneaux solaires et ont utilisé une caméra pour collecter la lumière réémise. Il est préférable d'effectuer cette opération la nuit pour éviter la lumière du soleil.
Silverman déclare : « L'intensité de la photoluminescence est beaucoup plus faible que la lumière incidente. Nous devions donc concevoir un système capable d'émettre beaucoup de lumière et de collecter la petite quantité de lumière renvoyée après le changement de longueur d'onde. »
Cela nécessite des LED puissantes, des caméras sensibles et des filtres pour empêcher la lumière brute d'apparaître dans l'image. Silverman déclare : « Pendant longtemps, il s'agissait d'une mesure à petite échelle effectuée en laboratoire. meilleure et moins chère, l'intensité de photoluminescence des cellules solaires est devenue plus forte, ce qui nous permet aujourd'hui de le faire à grande échelle et à faible coût.
Malgré le fait que la plupart des centrales solaires fonctionnent bien, les chercheurs ont conçu leur outil PLAtypus pour détecter les défauts invisibles des panneaux solaires.
Silverman déclare : « J'ai toujours considéré l'imagerie par photoluminescence comme une technique spécialisée utilisée en laboratoire. Ensuite, mon ami Will Hobbs l'a fait dans son garage avec un produit qu'il avait commandé sur Internet, et ce fut une agréable surprise. Nous avons réalisé que nous pouvions appliquer l'appareil dans le garage à utiliser dans une vraie centrale électrique."
Photo Figure 2 : Tim Silverman, Nicole Luna, Byron McDanold et Josh Parker, chercheurs du Laboratoire national des énergies renouvelables, testent un prototype du système Platypus dans un système photovoltaïque sur le campus de Flatirons.
Un défi intéressant pour les chercheurs était qu'à mi-chemin de leur première démonstration à grande échelle, il a commencé à neiger. Silverman et ses collègues n'avaient pas de moyen simple de reprogrammer leur démonstration, ils ont donc dû déneiger les panneaux solaires pendant qu'ils le démontraient. . Leur prototype de validation de principe s'est avéré résistant à la neige.
"La preuve de concept a démontré par le biais du prototypage que notre technologie était réalisable et que le coût et la complexité du système étaient raisonnables." Silverman a déclaré : « Mais pour le moment, ce n'est pas un outil convivial pour un usage quotidien. Dans les projets futurs, nous espérons produire une nouvelle version. Les gens peuvent ensuite utiliser Platypus pour vérifier par eux-mêmes afin de ne pas avoir à s'inquiéter. s'il y a des dommages invisibles et invisibles à la centrale électrique.
