一种太阳能电池板无损检测方法技术

本发明专利技术公开一种太阳能电池板无损检测方法，包括以下骤,S1:利用红外热像仪测量太阳能电池板表面温度，每块太阳能电池板选取温度最高的部分为测量区域，其温度值为测量温度；S2:以步骤S1太阳能电池板的状态和测量温度为边界条件下，将太阳能电池板从外向内分为各个薄层，根据能量守恒定律和傅立叶定律建立温度场无内热源的一维导热微分方程。本发明专利技术的太阳能电池板无损检测方法根据太阳能电池板损坏后的温度比正常发电时温度有所上升，得到了太阳能电池板在损坏状态下红外辐射强度高于正常工作发电时红外辐射强度的结论，为对太阳能电池板进行红外无损检测提供理论支撑，同时根据不同时刻的温度比较确定哪组太阳能电池板发电情况。电情况。电情况。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能电池板无损检测方法


[0001]本专利技术涉及一种太阳能电池板无损检测方法。

技术介绍

[0002]太阳能电池板是通过吸收太阳光，将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能的装置；而红外特性是进行目标识别的重要依据。太阳能电池板损坏后的红外辐射特性将与正常工作状态下的红外辐射特性有所不同。
[0003]太阳能作为一种新兴的绿色能源在生产生活中发挥着越来越大的作用。但当前对于太阳能电池的维护和修理是困扰太阳能电池发展的重要问题，作为能源供应的起点，在出现问题时能够及时准确地找到出现问题的部位就显得尤为关键。可是由于太阳能电池在其应用中的使用数量多、面积大、外形一致的特点，要想从表面发现问题所在显得尤为困难。但实际应用中，由于阳光的直接作用，太阳能电池在使用过程中的温度特性可能会有所变化，这一点可以作为对太阳能电池进行无损检测的重要依据。
[0004]在应用大量太阳能电池板作为电能转化的装置时，很难通过肉眼直接判定其中一组太阳能电池板是否处于发电正常状态，太阳能电池板好坏需要从发电量上具体分析出存在的问题，而确定哪组太阳能电池板具体的好坏需要对其进行拆解，因此可针对太阳能电池板进行红外无损检测是必要的；所以如果我们熟悉太阳能电池的红外辐射特性，就可以根据太阳能电池的工作状态，利用红外探测设备很快地定位出具体出现问题的地方，从而大大提高发现问题的速度。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种可针对太阳能电池板进行红外无损检测太阳能电池板无损检测方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种太阳能电池板无损检测方法，包括以下步骤：
[0007]S1利用红外热像仪测量太阳能电池板表面温度，每块太阳能电池板选取温度最高的部分为测量区域，其温度值为测量温度；
[0008]S2以步骤S1太阳能电池板的状态和测量温度为边界条件下，将太阳能电池板从外向内分为各个薄层，根据能量守恒定律和傅立叶定律建立温度场无内热源的一维导热微分方程；
[0009]S3根据数值计算方法对于一维导热微分方程，利用一阶向后差分的方法得出节点方程，然后所有节点的差分方程联立进行迭代求解，可得各个薄层温度随时间变化的曲线，保留太阳能电池板外表面温度值随时间变化的曲线从而得到太阳能电池板上各个时刻的模拟温度；
[0010]S4自下个时刻开始重新利用红外热像仪测量太阳能电池板表面温度，每块太阳能电池板选取温度最高的部分为测量区域，记录各个时刻的温度值为实际测量温度；
[0011]S5比较各个时刻的实际测量温度和模拟温度或者实际测量温度和模拟温度的极值判定太阳能电池板是否处于发电状态。
[0012]再进一步的，所述步骤S3中将太阳能电池板区域离散化，可从外向内分为n个薄层，设总厚度为X,则薄层厚度为
△
x＝X/n,若同时令计算时间t＝k
△
τ,k＝0,1,2,3
…
,则t时刻第i个薄层的中心温度可表示为T(k,i)；对于初始条件，计算从凌晨开始，此时认为温度沿厚度方向近似成线性分布，即
[0013][0014]式中，T1和T2分别为内表面和外表面的初始温度值。
[0015]进一步的，所述步骤S2中太阳能电池板表面与外界环境的热量交换包括外界环境作用于太阳能电池板表面的辐射热能Q
radi
、太阳能电池板自身的辐射Q
rado
和太阳能电池板表面与空气的对流换热Q
conv
。
[0016]进一步的，所述外界环境作用于太阳能电池板表面的辐射热能Q
radi
包括太阳能电池板表面受到的太阳辐射Q
sun
、太阳能电池板表面接收到地面的辐射Q
ground
和太阳能电池板表面接收到天空的大气辐射Q
sky
。
[0017]进一步的，所述太阳能电池板表面受到的太阳辐射Q
sun
包括太阳能电池板表面吸收的太阳直接辐射Q
sundir
、太阳能电池板表面吸收的大气对太阳光的散射辐射Q
sundis
、太阳能电池板表面吸收地面的反射辐射Q
sunref
。
[0018]特别的，根据太阳能电池板表面与外界环境的热量交换的分析，可以得外边界条件为
[0019][0020]式中，k为导热系数；T为温度；n为边界面某处的外法线方向；Q
radi
为外界环境作用于太阳能电池板表面的辐射热能；Q
rado
为太阳能电池板自身的辐射；Q
conv
为太阳能电池板表面与空气的对流换热。
[0021]再进一步的，所述步骤S2导热微分方程以能量守恒定律和傅立叶定律为基本依据，它在直角坐标系的一般形式为
[0022][0023]式中，ρ为密度；T为温度；c为比热容；τ为时间；k为导热系数；φ
v
为微元单位体积的发热功率；对于太阳能电池板没有内热源而且平面尺寸远大于厚度尺寸，温度场的基本方程可简化为无内热源的一维导热微分方程
[0024][0025]综上所述本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的太阳能电池板无损检测方法根据太阳能电池板损坏后的温度比正常发电时温度有所上升，在温度计算的基础上，进一步验证了太阳能电池板的红外辐射特性，得到了太阳能电池板在损坏状态下红外辐射强度高于正
常工作发电时红外辐射强度的结论，这可为对太阳能电池板进行红外无损检测提供理论支撑，同时根据不同时刻的温度比较确定哪组太阳能电池板发电情况。
附图说明
[0026]图1为太阳能电池板两种状态(发电和不发电)下的温度计算和实测曲线；
[0027]图2为太阳能电池板两种状态(发电和不发电)下的红外图像；
[0028]图3为太阳能电池板两种状态(发电和不发电)下辐射亮度计算曲线。
具体实施方式
[0029]下面结合附图中的实施例对本专利技术作进一步的详细说明，但并不构成对本专利技术的任何限制。
[0030]1、太阳能电池板表面与外界环境的热量交换的模拟
[0031]太阳能电池板表面与外界环境的热量交换主要以辐射和对流两种方式进行，传导主要是在太阳能电池板内部之间进行。太阳能电池板表面接收到外部环境的辐射主要来自太阳、地面和天空的大气，同时太阳能电池板也向外辐射热量；
[0032]1)太阳的辐射
[0033]在白天，太阳辐射的影响是主要的，其辐射通量随季节、时间、天气及地理条件的不同而不同。在处理太阳辐射时，一般将其分为直射、散射和地面反射三部分。太阳辐射中的各项可由下面的关系式确定。
[0034]太阳能电池板表面吸收的太阳直接辐射为
[0035]Q
sundir
＝α
sun
rE
sun
p
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池板无损检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、利用红外热像仪测量太阳能电池板表面温度，每块太阳能电池板选取温度最高的部分为测量区域，其温度值为测量温度；S2、以步骤S1太阳能电池板的状态和测量温度为边界条件下，将太阳能电池板从外向内分为各个薄层，根据能量守恒定律和傅立叶定律建立温度场无内热源的一维导热微分方程；S3、根据数值计算方法对于一维导热微分方程，利用一阶向后差分的方法得出节点方程，然后所有节点的差分方程联立进行迭代求解，可得各个薄层温度随时间变化的曲线，保留太阳能电池板外表面温度值随时间变化的曲线从而得到太阳能电池板上各个时刻的模拟温度；S4、自下个时刻开始重新利用红外热像仪测量太阳能电池板表面温度，每块太阳能电池板选取温度最高的部分为测量区域，记录各个时刻的温度值为实际测量温度；S5、比较各个时刻的实际测量温度和模拟温度或者实际测量温度和模拟温度的极值判定太阳能电池板是否处于发电状态。2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池板无损检测方法，其特征在于：所述步骤S3中将太阳能电池板区域离散化，可从外向内分为n个薄层，设总厚度为X，则薄层厚度为Δx＝X/n，若同时令计算时间t＝kΔτ，k＝0，1，2，3
…
，则t时刻第i个薄层的中心温度可表示为T(k，i)；对于初始条件，计算从凌晨开始，此时认为温度沿厚度方向近似成线性分布，即式中，T1和T2分别为内表面和外表面的初始温度值。3.根据权利要求1所述的一种太阳能电池板无损检测方法，其特征在于：所述步骤S2中太阳能电池板表面与外界环境的热量交换包括外界环境作用于太阳能电池板表面的辐射热能Q
radi
、太阳能电池板自身的辐射Q
rado
和太阳能电池板表面与空气的对流换热Q
conv
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈婷，黄晶晶，
申请(专利权)人：安徽尚夏智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：