(57)【要約】      （修正有）【課題】多重光起電力モジュールを備え得る電気設備の性能の定量分析のための方法を提供する。【解決手段】エレクトロルミネセント・モジュールＭを備える電気設備を分析するための方法に関し、電源１０、カメラ１１、およびコンピュータ１２を備えるシステムによって実施され、電源１０による設備への第1の電力供給について、設備の第1のエレクトロルミネセンス画像の、カメラによる獲得と、電源１０による設備への第2の電力供給について、設備の第2のエレクトロルミネセンス画像の、カメラ１１による獲得と、獲得されたエレクトロルミネセンス画像から、設備内での輸送についての電荷輸送効率関数のマッピングのコンピュータによる確立であって、設備に供給される電力は、第1および第2の画像のそれぞれの獲得中の設備の入力端子の電圧V1およびV2が、関係式、V1<V2≦1.2V1によって関連付けられるように決定される。【選択図】図１ａ
2019050718.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも1つのエレクトロルミネセント・モジュール(M)を備える電気設備(I)を分析するための方法において、前記方法は、少なくとも1つの電源(10)、カメラ(11)、およびコンピュータ(120)を備えるシステムによって実施され、前記方法は、
-  前記電源(10)によって前記設備に供給される第1の電力について、前記設備の第1のエレクトロルミネセンス画像の、前記カメラ(11)による獲得ステップ(100)と、
-  前記電源(10)によって前記設備に供給される第2の電力について、前記設備の第2のエレクトロルミネセンス画像の、前記カメラ(11)による獲得ステップ(100)と、
-  獲得されたエレクトロルミネセンス画像から、前記設備内での電荷輸送効率関数のマッピング(200)の、前記コンピュータ(120)による確立ステップであって、前記電荷輸送効率関数は、少なくとも、前記設備による電荷伝送の品質の関数、および前記エレクトロルミネセント・モジュール内での電荷輸送の品質の関数の組み合わせである、ステップとを含み、
前記設備に供給される前記電力は、前記第1および第2の画像のそれぞれの獲得中の前記設備の入力端子の電圧V1およびV2が、関係式、
V1 < V2 ≦ 1.2 V1
によって関連付けられるように決定される、方法。
【請求項２】
前記設備内での前記電荷輸送効率関数は、
【数１】
2019050718.tif 000029
によって定義され、ここで、
-  (x、y)は、前記設備の場所であり、
-  V(x、y)は、前記設備の局所電圧であり、
-  VTは、前記電気設備の前記端子における電圧であり、
-  IL(x、y)は、前記設備によって光生成される局所電流であり、
-  Iは、前記電気設備の前記端子における電流である、請求項1に記載の分析方法。
【請求項３】
前記設備内での前記電荷輸送効率関数の前記マッピングは、方程式、
【数２】
2019050718.tif 000030
を適用することによって得られ、ここで、
-  ΦEL(x、y)は、前記モジュールの前記エレクトロルミネセンス画像の強度であり、
-  qは、素電荷であり、
-  Tは、前記モジュールの温度であり、
-  kBは、ボルツマン定数である、請求項1または2のいずれか一項に記載の分析方法。
【請求項４】
前記設備による電荷伝送の品質の前記関数は、
【数３】
2019050718.tif 000031
によって定義される、前記設備内での局所電気抵抗RT(x、y)である、請求項1から3のいずれか一項に記載の分析方法。
【請求項５】
前記モジュール内での電荷輸送の品質の前記関数は、局所電圧に対する局所電流密度の導関数、
【数４】
2019050718.tif 000032
である、請求項1から4のいずれか一項に記載の分析方法。
【請求項６】
前記獲得されたエレクトロルミネセンス画像の強度の絶対較正のステップ(90)、および前記モジュール内での電荷輸送の品質の前記関数をマッピングするステップ(300)をさらに含み、
前記マッピングするステップは、
-  各々の獲得されたエレクトロルミネセンス画像について、前記エレクトロルミネセンス画像の前記強度に基づいて、前記モジュールの外部量子効率をマッピングするステップ(310)と、
-  各々の獲得されたエレクトロルミネセンス画像について、前記モジュールの外部量子効率の前記マッピングに基づいて、各々のエレクトロルミネセンス画像について前記モジュールにおける電流密度をマッピングするステップ(320)と、
-  前記2つのエレクトロルミネセンス画像の前記獲得の間での前記設備に供給される電力の差に基づいて、前記電荷輸送の品質の関数をマッピングするステップ(330)とを含む、請求項1から5のいずれか一項に記載の分析方法。
【請求項７】
関係式、
【数５】
2019050718.tif 000033
に基づく前記設備内での前記電荷伝送の品質のマッピングステップ(400)をさらに含む、請求項6に記載の分析方法。
【請求項８】
前記第1および第2のエレクトロルミネセンス画像の前記獲得中にそれぞれ前記設備に供給される電力A1およびA2は、
V1 < V2 ≦ 1.2 V1
であるように、前記設備の前記端子に印加される電圧V1およびV2である、請求項1から7のいずれか一項に記載の分析方法。
【請求項９】
前記設備(I)は、複数の光起電力モジュール(M)を備え、前記方法はさらに、2つの別個のモジュールについて計算される前記設備内での前記電荷輸送効率関数の値の比を計算するステップ(500)、およびその結果に基づいて、前記設備におけるモジュール機能不全または接続不良を決定するステップを含む、請求項1から8のいずれか一項に記載の分析方法。
【請求項１０】
少なくとも1つのエレクトロルミネセント・モジュール(M)を備える電気設備(I)を分析するためのシステム(1)であって、前記システムは、
前記設備の電源(10)と、
前記設備のエレクトロルミネセンス画像を獲得するように適合されるカメラ(11)と、
コンピュータ(120)を備える処理ユニット(12)とを備え、
前記システムは、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法を実施するために適合されることを特徴とする、システム(1)。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも1つのエレクトロルミネセント・モジュールを備える設備を分析するための方法に関し、そのモジュールは典型的には、光起電力パネルである。この分析方法は、設備におけるモジュール機能不全または接続不良を識別し、設備の起こり得る故障を予測するために、設備内での電荷輸送効率関数をマッピングすることを可能にする。
【背景技術】
【０００２】
1つまたは複数の光起電力モジュールを備える設備の電気的性能は、次の2つの数量、すなわち、
-  入射光を電気エネルギーに変換する際の光起電力材料の効率と、
-  消費または貯蔵の地点への電気エネルギーの抽出および伝送の効率とに依存する。
【０００３】
光起電力設備およびその構成モジュールの経年劣化は、これらの2つの数量の同時低下を伴うが、しかしこれらは異なる動力学に従う。したがって、設備の性能の損失の原因を識別しかつ定量化し、適切な是正措置を決定することができるように、これらの2つの数量を切り離すことができることが重要である。
【０００４】
これを考慮して、光起電力設備の性能を監視するためのいくつかの技法があり、それらは例えば、設備の電気的または光学的分析に基づく場合がある。
【０００５】
それらの中で、フォトルミネセンスが特に知られている。これは、励起光を用いて光起電力モジュールを励起することから成る。この励起の結果として、モジュールは、光を放出することによって反応する。モジュールによって生成される光の画像の分析は、低い光吸収の起こり得る領域および光起電力材料の品質が悪い領域を識別することを可能にする。
【０００６】
しかしながら、この技法は、モジュール全体にわたって均一な照射を得るように実施するには複雑であり、加えて多重モジュールを備える設備の分析には適用できないため、不十分である。
【０００７】
最後に、フォトルミネセンス画像は、開回路電圧をモジュールに印加することによって取得され、それは、モジュールの電気的活動についての情報が、そこから導き出すことができないということを暗示する。
【０００８】
エレクトロルミネセンスは、光起電力モジュールを分析するための別の知られている方法である。この技法は、電圧を光起電力設備の端子に印加すること、または所定の電流を設備に注入することから成り、それによりモジュールに光を放出させる。この光放出中に獲得される画像の分析は、例えばクラックまたは転位、その他などの、モジュールの性能を低減する可能性があるいかなる欠陥も識別することを可能にする。
【０００９】
O. Breitenstein他(2010)、「Quantitative evaluation of electroluminescence images of solar cells」、phys. stat. sol. (RPL)、4: 7〜9. doi: 10. 1002/pssr. 200903304の出版物は、光起電力モジュールのエレクトロルミネセンス画像の定量分析のための方法を記載している。
【００１０】
この方法では、光起電力モジュールは、ダイオードと直列に接続される一組の抵抗器としてモデル化される。モジュールの2つのエレクトロルミネセンス画像が、それぞれ2つの異なる電位差がモジュールに印加される状態で獲得され、これらの画像は次いで、モジュールの直列抵抗および飽和電流を決定するために処理される。
【００１１】
この方法は、それが基づいている数学的モデルのために、多重モジュールを備える光起電力設備に適用できない。
【００１２】
結果として、これはその上、モジュールまたは複数モジュールから電気収集点への電気の伝送の効率を決定することを可能にしない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記のことを考慮して、本発明は、従来技術の欠点を克服することを目標とする。
【００１４】
特に、本発明の目標は、多重光起電力モジュールを備え得る電気設備の性能の定量分析のための方法を提案することである。
【００１５】
本発明の別の目標は、
-  設備内での電気エネルギーの伝送中の電気的故障を定量化すること、および
-  設備の光起電力モジュールの経年劣化を評価することを同時に可能にすることである。
【００１６】
本発明の別の目標は、実施するのが簡単であることである。
【００１７】
この点において、本発明の目的は、少なくとも1つのエレクトロルミネセント・モジュールを備える電気設備を分析するための方法であり、本方法は、少なくとも1つの電源、カメラ、およびコンピュータを備えるシステムによって実施され、本方法は、
-  電源による設備への第1の電力供給について、設備の第1のエレクトロルミネセンス画像の、カメラによる獲得ステップと、
-  電源による設備への第2の電力供給について、設備の第2のエレクトロルミネセンス画像の、カメラによる獲得ステップと、
-  獲得されたエレクトロルミネセンス画像から、設備内での電荷輸送効率関数のコンピュータによるマッピングを確立するステップであって、前記関数は、少なくとも設備による電荷伝送の品質の関数、およびエレクトロルミネセント・モジュール内での電荷輸送の品質の関数の組み合わせである、ステップとを含み、
設備に供給される電力は、第1および第2の画像の獲得中の設備の入力端子の電圧V1およびV2がそれぞれ、関係式、
V1 < V2 ≦ 1.2 V1
によって関連付けられるように決定される。
【００１８】
有利には、設備内での輸送についての電荷輸送効率関数は、
【００１９】
【数１】
2019050718.tif 000003
【００２０】
によって定義され、ここで、
-  (x、y)は、設備の場所であり、
-  V(x、y)は、設備の局所電圧であり、
-  VTは、電気設備の端子における電圧であり、
-  IL(x、y)は、設備によって光生成される局所電流であり、
-  Iは、電気設備の端子における電流である。
【００２１】
有利には、設備内での電荷輸送効率関数のマッピングは、方程式、
【００２２】
【数２】
2019050718.tif 000004
【００２３】
を適用することによって得られ、ここで、
-  ΦEL(x、y)は、モジュールのエレクトロルミネセンス画像の強度であり、
-  qは、素電荷であり、
-  Tは、モジュールの温度であり、
-  kBは、ボルツマン定数である。
【００２４】
好ましくは、設備による電荷伝送の品質の関数は、
【００２５】
【数３】
2019050718.tif 000005
【００２６】
によって定義される、設備内での局所電気抵抗RT(x、y)である。
【００２７】
好ましくは、モジュール内での電荷輸送の品質の関数は、局所電圧に対する局所電流密度の導関数、
【００２８】
【数４】
2019050718.tif 000006
【００２９】
である。
【００３０】
一実施形態では、本方法はさらに、獲得されたエレクトロルミネセンス画像の強度の絶対較正のステップ、およびモジュール内での電荷輸送の品質の関数をマッピングするステップを含み、前記マッピングするステップは、
-  各々の獲得されたエレクトロルミネセンス画像について、エレクトロルミネセンス画像の強度に基づいて、モジュールの外部量子効率をマッピングするステップと、
-  各々の獲得されたエレクトロルミネセンス画像について、モジュールの外部量子効率のマッピングに基づいて、各々のエレクトロルミネセンス画像についてモジュールにおける電流密度をマッピングするステップと、
-  2つのエレクトロルミネセンス画像の獲得の間での設備に供給される電力の差に基づいて、電荷輸送品質関数をマッピングするステップとを含む。
【００３１】
一実施形態では、本分析方法はさらに、関係式、
【００３２】
【数５】
2019050718.tif 000007
【００３３】
に基づいて、設備内での電荷伝送品質をマッピングするステップを含む。
【００３４】
有利には、しかしオプションだが、第1および第2のエレクトロルミネセンス画像の獲得中にそれぞれ設備に供給される電力A1およびA2は、
V1 < V2 ≦ 1.2 V1
であるように、設備の端子に印加される電圧V1およびV2である。
【００３５】
いくつかの実施形態では、設備は、複数の光起電力モジュールを備え、本方法はさらに、2つの別個のモジュールについて計算される設備内での電荷輸送効率関数の値の比を計算するステップ、およびその結果に基づいて、設備におけるモジュール機能不全または接続不良を決定するステップを含む。
【００３６】
本発明はまた、少なくとも1つのエレクトロルミネセント・モジュールを備える電気設備を分析するためのシステムにも関し、本システムは、
-  設備のための電力源と、
-  設備のエレクトロルミネセンス画像を獲得するためのカメラと、
-  コンピュータを備える処理ユニットとを備え、
本システムは、それが、上記の記述による方法を実施するために適合されることを特徴とする。
【００３７】
本発明による方法は、1つまたは複数のエレクトロルミネセント・モジュールを備える設備、特に光起電力設備の電気的性能を定量的にマッピングすることを可能にする。実際、本発明は、設備内での電荷輸送効率関数の計算を提供し、それは、
-  設備による伝送についての電荷伝送品質関数、
-  およびエレクトロルミネセント・モジュール内での輸送についての電荷輸送品質関数の組み合わせである。
【００３８】
結果として、本方法は、設備内での光起電力電気エネルギーの伝送中の電気的故障を定量化することを可能にする。本方法はまた、同時にかつ同じ測定を使用して、設備の光起電力モジュールの経年劣化状態へのアクセスも提供する。
【００３９】
言い換えれば、本発明はそれ故に、定量的にかつ切り離された仕方で、光起電力設備の2つの性能基準、すなわちモジュールにおける電気エネルギーの生成の効率、および設備における電気伝送の効率を決定することを可能にする。
【００４０】
加えて、本発明の方法は、多重モジュールを備える設備に適用可能である。
【００４１】
測定の技術的実施は、設備の2つのエレクトロルミネセンス画像を獲得することを必要とするだけであるので、簡単である。本発明の方法はしたがって、地上の、建物の屋上の、その他の設備などの、異なる設備構成に適用可能である。
【００４２】
本発明の他の特徴、目的、および利点は、次に来る記述から明らかであることになり、その記述は、単に説明に役立ちかつ限定されず、添付の図面を参照して読まれるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１ａ】電気設備のための分析システムの例となる実施形態を示す図である。
【図１ｂ】電気設備のための分析システムの例となる実施形態を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による分析方法の主要なステップを概略的に表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
分析システム
図1aおよび図1bを参照すると、少なくとも1つのエレクトロルミネセント・モジュールMを備える電気設備Iを分析するためのシステムが、概略的に表される。有利には、設備のエレクトロルミネセント・モジュールは、光起電力モジュールである。別法として、モジュールは、電子アセンブリの発光ダイオード(またはLED)型コンポーネントであってもよい。
【００４５】
電気設備は、例えば地上の光起電力設備、光起電力発電所、家または建物の屋上の光起電力設備、建物一体型または浮いている一組の光起電力パネル、その他であってもよい。
【００４６】
システム1は、設備に電力を供給するように適合される電源10を備える。有利には、電源10は、定電圧発生器である。別法として、電源10はまた、定電流発生器であってもよい。
【００４７】
システム1は、モジュールのエレクトロルミネセンス画像を獲得するように適合されるカメラ11を備える。カメラは特に、エレクトロルミネセント・モジュールの放出範囲内の波長を検出することができるように選択される。例えば、カメラは、可視領域内の波長を検出することができるシリコンCCD検出器または赤外領域内の波長を検出するためのInGaAs検出器を含んでもよい。
【００４８】
システム1はさらに、プロセッサ、マイクロプロセッサ、またはFPGAもしくはASIC型の集積回路であってもよく、カメラによって獲得される画像の処理を実施するように構成されるコンピュータ120を備える処理ユニット12を備える。
【００４９】
システム1はさらに、カメラによって獲得される画像を記憶するためのメモリ13を備える。このメモリは、処理ユニットに組み込まれてもよくまたはそれから遠くに離れていてもよい。
【００５０】
カメラ、処理ユニット12、および/またはメモリ13の間の接続は、有線であってもよいが、しかしより有利には、インターネットなどの遠距離通信ネットワークを介した遠隔無線接続である。
【００５１】
図1aの例では、分析システムは、地上の電気設備について表される。カメラは、エレクトロルミネセンス画像を獲得するために、モジュールの上に突き出る高さに位置決めされてもよい。
【００５２】
図1bの例では、分析システムは、より高く、例えば住居用建物の屋上にある電気設備について示される。カメラはこの場合、エレクトロルミネセンス画像を獲得するために、ドローンに取り付けられてもよい。カメラはまた、他の種類の設備について、例えば大面積にわたって延びるパネルを備える光起電力発電所についてドローンによって運ばれてもよい。
【００５３】
図1bの例では、カメラは、獲得された画像をそれに送るために、メモリ13と遠く離れて通信する。別法として、画像は、カメラのメモリカードに記憶されてもよく、それは次いで、適切なインターフェースを用いて処理ユニットによって読み出される。
【００５４】
分析プロセス
図2を参照して、本発明の一実施形態による電気設備の性能を分析するための方法が、今から述べられることになる。
【００５５】
本方法は、カメラ11を用いて設備のエレクトロルミネセンス画像を獲得する第1のステップ100を含む。設備のエレクトロルミネセンス画像を獲得するために、電力が、電源10を用いて設備に供給される。
【００５６】
ステップ100では、エレクトロルミネセンス画像の強度の変化が、電気設備の端子にわたる電圧の漸進的変化について分析できるように、2つの画像が、わずかに異なる供給電力について獲得される。
【００５７】
供給される電力は、電圧または電流であってもよい。それは、第1の画像の獲得のための設備の入力端子における電圧V1、および第2の画像の獲得のための設備の入力端子における電圧V2が、関係式、
V1 < V2 ≦ 1.2 V1
によって関連付けられるように適合される。
【００５８】
好ましくは、設備に供給される電力は、電圧であり、それは次いで、各々の画像の獲得中はそれぞれV1およびV2に等しい。別法として、電流が、設備に注入される場合は、設備の端子にわたる電圧は有利には、上記の関係式が満たされることを検証するために同時に測定される。
【００５９】
本方法は次いで、設備内での電荷輸送効率関数をマッピングするステップ200を含み、この関数は、fTと表示される。
【００６０】
この関数は、設備内での横方向電子輸送関数を表し、それは、電気伝送効率の尺度であり、定義により0と1との間の値を有する。それはそれ故に、各々のモジュール内での電気輸送の品質、および電気設備の他の要素の輸送の品質への二重依存性を含む。関数fTは、
【００６１】
【数６】
2019050718.tif 000008
【００６２】
と表されてもよく、ここで、
-  (x、y)は、設備の場所であり、
-  VTは、電気設備の入力端子における電圧であり、
-  IL(x、y)は、設備によって光生成される局所電流であり、それはしたがって、空間依存性を有し、
-  Iは、電気設備の入力端子における電流である。
【００６３】
この表記法によると、関数fTは、失われずに、設備の端子に集められる電流IL(x、y)の割合である。それはしたがって、設備内での電気伝送の効率を反映し、この効率は、光生成された電流の最大収集を確実にするために最大化されるべきである。
【００６４】
逆に、関数fTはまた、
【００６５】
【数７】
2019050718.tif 000009
【００６６】
と表されてもよく、ここでV(x、y)は、設備の局所電圧であり、それは、空間依存性を有する。
【００６７】
関数fTは次いで、一定の光生成電流ILの下で、端子に印加される電圧VTの変化に続いて、電気設備によって経験される局所電圧V(x、y)の変化を表す。
【００６８】
また設備の局所電気抵抗RT(x、y)も、定義され、それは、電荷を横方向に輸送するためのモジュールの能力の低下、および電荷を端子に伝送するための電気設備の能力の低下の両方を反映する。それは、
【００６９】
【数８】
2019050718.tif 000010
【００７０】
と表される。
【００７１】
RT(x、y)はしたがって、端子に印加される電圧の損失を定量化し、その割合のV(x、y)が、場所(x、y)に位置するモジュールによって感知される。抵抗に起因して失われる電気エネルギーもまた、fTに反映され、その結果RT(x、y)は、
【００７２】
【数９】
2019050718.tif 000011
【００７３】
と、fT(x、y)の関数として表されてもよい。
【００７４】
項、
【００７５】
【数１０】
2019050718.tif 000012
【００７６】
は、端子への電力の印加から生じる局所電圧の変化に対する局所電流密度の変化を表す。
【００７７】
上記の表式は、関数fT(x、y)が、2つの関数の組み合わせであることを示し、すなわち、
-  関数RT(x、y)は、モジュールと設備の端子との間での設備における電気輸送の品質を反映し、
-  関数、
【００７８】
【数１１】
2019050718.tif 000013
【００７９】
は、エレクトロルミネセント・モジュールの性能を反映し、それ故にこれらのモジュールのどんな異常または劣化も考慮に入れる。
【００８０】
これから見ていくように、エレクトロルミネセンス画像においてモジュールによって放出される光度を利用することは、
【００８１】
【数１２】
2019050718.tif 000014
【００８２】
を定量化することも、それ故に1つまたは複数のモジュールにおける貧弱な性能の場所を識別することも可能にするが、しかしまた各々のモジュールの抵抗RT(x、y)を定量化することも可能にする。モジュールごとの抵抗の変動は、モジュール間での電荷の伝送における機能不全の場所を突き止めることを可能にする。
【００８３】
設備全体について関数fT(x、y)をマッピングするステップ200に戻ると、このマッピングは、方程式、
【００８４】
【数１３】
2019050718.tif 000015
【００８５】
を使用して得られ、ここで、
-  ΦEL(x、y)は、モジュールのエレクトロルミネセンス画像の強度であり、
-  qは、素電荷であり、
-  Tは、モジュールの温度であり、
-  kBは、ボルツマン定数である。
【００８６】
この方程式は、モジュールのエレクトロルミネセンス画像の強度ΦEL(x、y)の表式を使用して得られ、それは、エレクトロルミネセンス画像から測定される。この強度ΦEL(x、y)は、モジュールの端子に印加される電圧に指数関数的に比例し、
【００８７】
【数１４】
2019050718.tif 000016
【００８８】
であり、ここでC(x、y)は、空間依存の較正定数である。
【００８９】
そうすると、
【００９０】
【数１５】
2019050718.tif 000017
【００９１】
という結果になり、方程式(2)に従って、我々は、
【００９２】
【数１６】
2019050718.tif 000018
【００９３】
を得る。
【００９４】
しかしながら、良質の光起電力材料については、印加電圧の変化に対するC(x、y)の変動は、C(x、y)の値が、電気的注入のレベルに無関係になるので、無視できるほどであり、それは、前の方程式の第2の項を無視することを可能にする。
【００９５】
設備の端子に印加される電圧に対するエレクトロルミネセンス強度の導関数の関数としてfT(x、y)の表式を使用すると(方程式(5))、2つの画像に基づいて電気輸送の効率fT(x、y)をマッピングするのは、非常に簡単である。モジュールの第1および第2のエレクトロルミネセンス画像のそれぞれの強度をΦ1,ELおよびΦ2,ELと表示することによって、fT(x、y)は、
【００９６】
【数１７】
2019050718.tif 000019
【００９７】
と計算される。
【００９８】
これはまた、エレクトロルミネセンス画像の絶対較正が、fT(x、y)を計算するのに必要ではないことを暗示もする。
【００９９】
有利には、しかしオプションだが、本方法は、fT(x、y)のマッピングから、方程式(4)に基づいてRT(x、y)のマッピングおよび
【０１００】
【数１８】
2019050718.tif 000020
【０１０１】
のマッピングを決定するための追加のステップを含んでもよく、それは、モジュールおよび設備の性能情報の相関を失わせる。
【０１０２】
これらのステップを実施するために、エレクトロルミネセンス画像の強度の絶対較正の予備ステップ90が、必要である。この較正ステップは、その後RT(x、y)を計算するために必要とされるが、しかしこの計算の前(例えばステップ100の前またはステップ100とステップ200との間)の任意の時に行われてもよい。
【０１０３】
この較正の目的は、カメラ11によって測定されるショット数とその画像が獲得される物体によって実際に放出されるフォトン数との間の関係を決定することである。これを行うため、既知の強度の光源がしたがって、使用されなければならない。
【０１０４】
好ましい実施形態によると、光ファイバが、レーザの出力に位置決めされ、ファイバによって伝送されるレーザの全光度が、カメラによって集められることを確実にするために、カメラレンズのそれと比較してファイバの十分に小さい開口数を選択する。
【０１０５】
カメラ応答画像は、同じ周囲照明、同じ周囲温度、その他を意味する、ステップ100中のエレクトロルミネセンス画像と同じ獲得条件の下で獲得される。次いで、光ファイバのコアの画像が、カメラを用いて獲得される。同時に、ファイバから出る光パワーが、測定される。
【０１０６】
ファイバコアの画像は、カメラ応答画像で除算され、それは次いで、設備のエレクトロルミネセンス画像を空間的に較正することを可能にする。
【０１０７】
エレクトロルミネセンス画像において測定される光度を較正するために、ファイバコアの画像は、空間的に積分され、それは、レーザによって放出されるフォトン数についてショット(検出されたフォトン)の数を提供する。いったんショット/放出されたフォトンのこの比が、決定されると、ステップ100において獲得されるエレクトロルミネセンス画像は、フォトンの絶対値を得るためにこの比で除算されてもよい。
【０１０８】
この較正が、実施されるとき、本方法は、モジュール内での電荷輸送品質を代表する関数、
【０１０９】
【数１９】
2019050718.tif 000021
【０１１０】
をマッピングするステップ300を含んでもよい。
【０１１１】
このステップ300は、ステップ100において獲得された2つの画像の各々について、設備のモジュールまたは複数モジュールの外部量子効率EQEをマッピングする第1のサブステップ310を含む。
【０１１２】
モジュールのエレクトロルミネセンス画像の強度は実際、U. Rau他、「Reciprocity relation between photovoltaic quantum efficiency and electroluminescent emission of solar cells」、Phys. Rev. B 76、085303-2、2007年8月による論文において述べられるRau相反関係を適用することによってこの外部量子効率の関数として、
【０１１３】
【数２０】
2019050718.tif 000022
【０１１４】
と表されてもよく、ここで、
-  ΦEL(E、x、y)は、エレクトロルミネセンス画像の強度であり、
-  Eは、放出されるフォトンのエネルギーであり、
-  EQE(E、x、y)は、外部量子効率であり、
-  φbb(E)は、黒体のフラックスである。
【０１１５】
カメラによって獲得された画像は、スペクトル的に積分され、それは、この方程式におけるエネルギー依存性を取り除く。この方程式を使用すると、人はそれ故に、画像のエレクトロルミネセンス強度の関数としてEQE(x、y)のマッピングを得ることができる。
【０１１６】
ステップ300は次いで、ステップ100において獲得された2つの画像の各々について、ステップ310において計算された外部量子効率EQEの関数として設備における電流密度を決定するサブステップ320を含む。
【０１１７】
計算された外部量子効率は、設備内で生成される電荷担体の対の完全な収集、言い換えれば1に等しい関数fT(x、y)および無視可能関数RT(x、y)を考慮に入れ、それは、いつも事実であるというわけではない。我々はしたがって、理想的なバージョンと比較して、
EQE*(x、y) = EQE(x,y)・fT(x、y)
と定義される、現実的なバージョンEQE*(x、y)を定義する。
【０１１８】
光起電力デバイスの短絡回路電流は、このデバイスが生成することもあり得る最大電流を表し、外部量子効率とデバイスへの入射フォトンのフラックスとの間の積の増分和として表される。したがって、外部量子効率EQEを現実的な外部量子効率EQE*(x、y)に、かつフラックスを太陽フラックス密度に置き換えることによって、短絡回路電流の代わりに、我々は、局所電流密度、
【０１１９】
【数２１】
2019050718.tif 000023
【０１２０】
を得る、ここで、
-  qは、素電荷であり、
-  Φsol(λ)は、設備上での入射太陽フラックス密度であり、
-  λ1およびλ2は、カメラの検出能力の下限および上限にそれぞれ対応する波長である。例えば、λ1 = 850nmおよびλ2 = 1400nm。
【０１２１】
ステップ300は最後に、
【０１２２】
【数２２】
2019050718.tif 000024
【０１２３】
をマッピングするサブステップ330を含み、それは、ステップ100において獲得された2つの画像について計算され、設備における電圧の差で除算された関数j(x、y)の差によって得られる。
【０１２４】
本方法は次いで、方程式(4)ならびにfT(x、y)および
【０１２５】
【数２３】
2019050718.tif 000025
【０１２６】
の計算された値から関数RT(x、y)を決定するステップ400を含んでもよい。
【０１２７】
これらのステップを終えた後、
-  関数fT(x、y)による、設備内での電気伝送効率、
-  関数fT(x、y)および関数
【０１２８】
【数２４】
2019050718.tif 000026
【０１２９】
による、エレクトロルミネセント・モジュールの経年劣化、ならびに
-  RT(x、y)による、設備の2つのモジュール間の電気抵抗に起因する損失の完全かつ同時のマッピングが、得られる。
【０１３０】
この結果に基づいて、コンポーネントのどんな機能不全または経年劣化も識別し、改良保全(欠陥のあるケーブルまたは電気コンポーネントの交換)および/または予防保全(コンポーネントの劣化の第1段階の識別)を行うことが、可能である。
【０１３１】
加えて、または別法として、画像の絶対強度の較正が不可能である場合、および設備が多重ルミネセントモジュールを備える場合、本方法はまた、2つのモジュール間で電荷輸送効率関数を比較するステップ500を含んでもよい。
【０１３２】
このステップは、比、
【０１３３】
【数２５】
2019050718.tif 000027
【０１３４】
を計算することによって直接実施されてもよく、ここでiおよびjは、光放出モジュールの数を表示する。
【０１３５】
より有利な変形では、このステップは、比、
【０１３６】
【数２６】
2019050718.tif 000028
【０１３７】
を計算することによって実施されてもよい。
【０１３８】
どちらの場合も、左側の項の計算は、2つの比較されるモジュールiおよびj内での電気輸送効率間の比のマッピングを得ることを可能にし、それは、2つのモジュール間での性能の差に関する第1の定性的結論を確立することを可能にする。
【０１３９】
例えば、もし比のマッピングにおいて観察される変動が、著しい(例えば>2)ならば、問題、
-  モジュール設計欠陥(粗悪なはんだ付け、ホットスポット)、
-  経年劣化に関連するモジュールにおける劣化現象、
-  モジュールの外部での設備の貧弱な接続品質(コネクタ、接続箱、バスバー、その他)の1つの存在が、導き出されてもよい。
【０１４０】
ステップ300および400よりも実施するのが早い、このステップ500はまた、第1の定性的診断を行うために、これらのステップの前に実施されてもよい。しかしながら、特にもしステップ500において計算される電気輸送効率比が、低い変動を有するならば、ステップ300および400を実施することもまた、好ましい。
【符号の説明】
【０１４１】
1  システム
10  電源
11  カメラ
12  処理ユニット
13  メモリ
120  コンピュータ
I  電気設備
M  エレクトロルミネセント・モジュール
【図１ａ】
2019050718.tif 000034
【図１ｂ】
2019050718.tif 000035
【図２】
2019050718.tif 000036
【外国語明細書】
2019050718000001.pdf