光伏面板的近紅外分析檢測

背景:

某生產薄膜光伏面板的企業客戶要求對其生產的光伏用鍍膜玻璃樣品進行近紅外反射分析。光伏面板即太陽能電池板，由電池陣列組成。由于光伏面板的光吸收能力是非常關鍵的因素，可決定面板邊緣和其他區域的反射率，因此成為這些反光區域的光能損耗指示器。生產商評價及考核面板效率改善的諸多方式中包括使用抗反射涂層和玻璃摻雜，因此通過反射率測試可以達到考察面板效率的目的。

實驗中采用海洋光學的NIRQuest光譜儀狹縫100 μm，光譜范圍1200-2100 nm對5片鍍膜玻璃樣品進行了分析。測試系統包括高功率鹵鎢燈，400 μm反射探頭，反射/透射光學平臺(固定)。鏡面反射標準 (800-2500 nm段反射率為85-95%) 用作參考。Spectrosuite應用軟件及可在Windows，MacOS及Linux 操作系統下運行的Java光譜平臺。

玻璃樣品無鍍膜面朝下放入樣品架，以保證探頭測取為鍍膜面的反射率。光學平臺輔助下探頭以90o測量鏡面反射，此時入射角與反射角相等，鏡面反射隨表面光滑度的提高而相應增加。測量中無需暗室或黑匣，全部在日光燈下進行，高功率鹵鎢燈(20 W)提供連續光譜(360-2000 nm)。模擬實際生產條件，反射探頭與每個樣品表面的距離均保持在7 cm左右。

海洋光學的NIR光譜儀采用高性能InGaAs陣列探測器，緊湊的光具座設計和熱電制冷配置，低噪電子元件。本實驗使用的 NIRQuest256-2.1(即256像素光譜儀)，適用于長波段檢測(最高響應在1900 nm左右)。具有高獲取模式能夠有效改善系統的靈敏度使之適合低光度和低濃度測量。此外，光譜儀的積分時間極短，最低可至1 ms，更適應大產量生產環境。

NIRQuest還具有外部硬件觸發功能，允許用戶在外部事件觸發時采集數據，或在數據采集后觸發事件。這一功能對于自動過程或太陽能模擬器同步閃爍過程中的數據采集尤為重要。

實驗結果

測試中未進行任何平均和平滑處理，數據仍表現出很好的穩定性，因此只采集一套光譜。(見圖2)樣品的反射光譜表明在5片樣品中反射率都隨波長有同等幅度的增加。反射率峰值在2000 nm左右。并且反光最弱與最強的樣品之間，反射率的差別在測試波長范圍的兩端相對較小，而在1700 nm附近差異顯著。鍍膜樣品的反射強度在較短波段大約為25%，而在較長波段可達到80%，這些數值均為相對于鏡面反射標準測得的相對反射率(鏡面反射標準在近紅外波段的反射率圖譜接近平坦直線)。

結論

隨著市場對光伏電池效率的要求不斷提高，光伏材料得到了飛速發展，對分析技術的巨大需求顯而易見，在此背景下，光傳感測試分析系統應運而生，如 NIR光譜儀，薄膜測試系5h統和太陽能模擬測試單元一類的光傳感系統均可靈活配備于研發和生產線中，必然成為推動光伏技術發展的利器。本案例表明近紅外光譜法可用于比較鍍膜玻璃樣品之間的反射率優劣，以及獲取基于反射標準的反射率值，因此通過海洋光學的光譜儀和其他附件可以推知5片樣品的太陽能捕獲效率。