基于正交调制的光伏电池能效图测量方法技术

本发明专利技术公开了一种基于正交调制的光伏电池能效图测量方法，具体包括以下步骤：步骤1，根据光伏电池待测区域的范围和投影像素大小确定投影像素数量，基于投影像素数量确定投影矩阵；步骤2，构建子投影矩阵，使用子投影矩阵控制结构光照射待测区域获得测量值；步骤3，将测量值按列方向排列组成测量向量，对测量向量进行后处理得到待测区域的能效图；本发明专利技术所述方法受环境噪声的影响较小，能够获得高精度、准确的光伏电池能效图。准确的光伏电池能效图。准确的光伏电池能效图。

【技术实现步骤摘要】
基于正交调制的光伏电池能效图测量方法


[0001]本专利技术属于光伏电池检测
，涉及一种基于正交调制的光伏电池能效图测量方法。

技术介绍

[0002]光伏电池的光电转换效应是最具有潜力的太阳能
‑
电能转化方式，然而光伏电池在生产、部署、使用过程中极易引入碎裂、隐裂等表面缺陷，极大的降低了光伏电池的质量和寿命，高效、准确的检测光伏电池的表面缺陷，并对光伏电池进行筛选分类是提高产品质量、一致性、节约成本的必要步骤。
[0003]由于光伏电池的输出是整个受光面的积分，是每个点光电输出的总和，因此难以确定每个点的光电输出，也难以确定表面缺陷的具体位置，因而检出光伏电池表面缺陷的前提就是：准确的获取每个待测点的光电转换效率，得到光伏电池的光电转换能效图。
[0004]目前广泛采用的光伏电池能效图成像方法分为两类：第一类以光伏材料的电致发光（Electro Luminescence）特性为基础，在光伏材料间加入偏置电压，对光电材料因电致发光产生的微弱红外辐射进行成像，这类方法的本质是对光伏材料的结构成像，利用材料结构图像获得等效的光伏电池能效图，其成像速度快、分辨率高，然而该方法只能对特定光伏材料进行成像，且获得的能效图为等效图像，含有晶体结构特征，不能真实的反映光伏电池实际工作状态下的能效。
[0005]第二类以光感生电流（Light Beam Induced Current）法为代表，采用激光逐点照亮光伏电池的每一个测试点，测试光伏电池的短路电流输出，进而获得整个待测区域的能效图，该方法成像精度高，能够真实反映光伏电池实际工作状态下的能效情况，然而该方法在高分辨率条件下，测试点接收的光能很少，其输出受到来自环境、放大器件等的噪声干扰，成像效果不够理想。
[0006]综上所述，电致发光无法真实反映光伏电池的光电转换效率，传统光感生电流法高精度检测时光斑小、能量低，存在易受噪声干扰的缺点。

技术实现思路

[0007]为了达到上述目的，本专利技术实施例提供一种基于正交调制的光伏电池能效图测量方法，利用正交调制后的结构光同时照亮待测区域的所有像素点，检测多个测量点输出短路电流的叠加值，并对待测区域进行多次测量，利用噪声相消原理降低各测量点的环境噪声，使测得的光伏电池能效图更加清晰、准确。
[0008]本专利技术所采用的技术方案是，基于正交调制的光伏电池能效图测量方法，具体包括以下步骤：步骤1，按照光伏电池待测区域的大小和设置的投影像素大小确定投影像素数量N，根据投影像素数量生成哈达玛投影矩阵H
N
×
N
；步骤2，将哈达玛投影矩阵H
N
×
N
分解成N个子投影矩阵，利用各子投影矩阵正交调制
结构光投影图案，分别使用各结构光同时照亮光伏电池待测区域的N个测量点，检测N个测量点输出短路电流的叠加值，获得N个测量值，将N个测量值按列方向排列组成测量向量；步骤3，对测量向量进行解调处理获得N个测量点各自的信息，再将测量点信息映射为像素值得到光伏电池待测区域的能效图。
[0009]进一步的，所述投影矩阵的构建过程如下：步骤1
‑
1，根据投影像素数量生成阶数为的哈达玛母矩阵，m、n分别为每一行、每一列投影像素的数量；步骤1
‑
2，截取哈达玛母矩阵前1～m
×
n行、1～m
×
n列元素组成哈达玛子矩阵；步骤1
‑
3，将哈达玛子矩阵中值为
‑
1的元素替换成值为0的元素，得到哈达玛投影矩阵H
N
×
N
，N=m
×
n。
[0010]进一步的，按照如下步骤获取子投影矩阵：将哈达玛投影矩阵H
N
×
N
中的每一行作为一个投影向量，将各投影向量的元素分成m个长度为n的列向量，并按顺序排列组成m行n列的子投影矩阵。
[0011]进一步的，所述步骤3包括以下步骤：步骤3
‑
1，在测量向量尾部补零，生成长度为的扩展测量向量；步骤3
‑
2，对哈达玛母矩阵求逆得到哈达玛逆矩阵，将哈达玛逆矩阵与扩展测量向量相乘得到扩展重构向量；步骤3
‑
3，截取扩展重构向量的前m
×
n个元素，以列优先方式排列成m行n列的重构矩阵，以重构矩阵的元素值为像素值生成能效图。
[0012]本专利技术的有益效果是：本专利技术利用正交调制后的结构光对光伏电池待测区域的N个测量点同时进行照射，再检测多个测量点的输出短路电流的叠加值，利用噪声相消原理将每个测量点受到的环境噪声等干扰压低至单点测量所受干扰的1/N，能够在同等噪声环境下获得更高质量的待测区域能效图，具有良好的抗噪性能；本专利技术实施例利用正交向量间的不相关性分离不同测量点的信息时，不需要进行复杂的迭代，仅需要进行一次矩阵乘积运算，计算复杂度低。
附图说明
[0013]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0014]图1是本专利技术实施例的流程图。
[0015]图2是投影区域的示意图。
[0016]图3是结构光照实拍图。
[0017]图4是本专利技术实施例测得的光伏电池待测区域能效图。
[0018]图5是现有技术测得的光伏电池待测区域能效图。
[0019]图6是现有技术的测量示意图。
[0020]图7是本专利技术实施例的测量示意图。
具体实施方式
[0021]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]实施例1如图1所示，基于正交调制的光伏电池能效图测量方法，具体包括以下步骤：步骤1，根据光伏电池待测区域的范围和投影像素的大小确定投影像素的数量，基于此构建投影矩阵，具体过程如下：步骤1
‑
1，如图2所示，光伏电池的待测区域为13.6mm
×
13.6mm的矩形区域，设置每个投影像素对应的光斑大小为106.4
µ
m
×
106.4
µ
m的矩形，使用128
×
128个像素的投影区域能覆盖整个待测区域；步骤1
‑
2，以1或
‑
1为元素生成阶数为=128
×
128的沃尔什
‑
哈达玛矩阵作为哈达玛母矩阵；其中表示对log2(m
×
n)的向上取整本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于正交调制的光伏电池能效图测量方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1，按照光伏电池待测区域的大小和设置的投影像素大小确定投影像素数量N，根据投影像素数量生成哈达玛投影矩阵H
N
×
N
；步骤2，将哈达玛投影矩阵H
N
×
N
分解成N个子投影矩阵，利用各子投影矩阵正交调制结构光投影图案，分别使用各结构光同时照亮光伏电池待测区域的N个测量点，检测N个测量点输出短路电流的叠加值，获得N个测量值，将N个测量值按列方向排列组成测量向量；步骤3，对测量向量进行解调处理获得N个测量点各自的信息，再将测量点信息映射为像素值得到光伏电池待测区域的能效图。2.根据权利要求1所述的基于正交调制的光伏电池能效图测量方法，其特征在于，所述投影矩阵的构建过程如下：步骤1
‑
1，根据投影像素数量生成阶数为的哈达玛母矩阵，m、n分别为每一行、每一列投影像素的数量；步骤1
‑
2，截取哈达玛母矩阵前1～m
×
n行、1～m
×
n列元素组成哈达玛子矩阵...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘东文，权磊，刘艳，谢楷，朱婧祎，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：