特表 2023-540821 太陽電池を評価するための方法およびシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-09-26

(54)【発明の名称】太陽電池を評価するための方法およびシステム

(51)【国際特許分類】

   H02S 50/15 20140101AFI20230919BHJP

   G01N 21/956 20060101ALI20230919BHJP

【ＦＩ】

H02S50/15

G01N21/956 Z

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023537718

(86)(22)【出願日】2021-08-27

(85)【翻訳文提出日】2023-04-27

(86)【国際出願番号】 EP2021073737

(87)【国際公開番号】W WO2022049000

(87)【国際公開日】2022-03-10

(31)【優先権主張番号】102020210999.0

(32)【優先日】2020-09-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】522350221

【氏名又は名称】フォルシュングスツィントルム ユーリッヒ ゲーエムベーハー

【氏名又は名称原語表記】Ｆｏｒｓｃｈｕｎｇｓｚｅｎｔｒｕｍ Ｊｕｌｉｃｈ ＧｍｂＨ

(71)【出願人】

【識別番号】518348791

【氏名又は名称】フリードリヒ－アレクサンダー－ウニフェルジテート エアランゲン－ニュルンベルク

【氏名又は名称原語表記】Ｆｒｉｅｄｒｉｃｈ－Ａｌｅｘａｎｄｅｒ－Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔａｅｔ Ｅｒｌａｎｇｅｎ－Ｎｕｅｒｎｂｅｒｇ

(74)【代理人】

【識別番号】100139594

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 健次郎

(72)【発明者】

【氏名】ドール，ベルント

(72)【発明者】

【氏名】ペーテルス，イアン マリウス

(72)【発明者】

【氏名】ビュルホプ－ルッツ，クラウディア

(72)【発明者】

【氏名】ブラベツ，クリストフ

【テーマコード（参考）】

2G051

5F251

【Ｆターム（参考）】

2G051AA73

2G051AB02

2G051BA01

2G051CA04

2G051CB01

5F251KA08

(57)【要約】

本発明は、１つまたは複数の光源（１）を有する太陽電池を評価するための方法に関し、１つまたは複数の光源（１）が締結装置（２）に締結され、１つまたは複数の光源（１）が締結装置（２）に移動可能に締結され、かつ／または光強度制御装置（１９）が提供され、それにより、各光源（１）の光強度が、締結装置（２）に締結されたカメラ（３）を用いて他の光源（１）の光強度とは別々に変更することができ、方法が以下のステップを含み、カメラ（３）のカメラ軸（９）が評価される太陽電池の表面に対して可能な限り垂直になるような方法で、締結装置（２）がカメラ（３）によって太陽電池に対して位置合わせされ、評価される太陽電池が可能な限り均一に照らされるような方法で、１つもしくは複数の光源（１）が位置合わせされ、かつ／または１つもしくは複数の光源（１）の光強度が制御され、可能な限り均一な照明に続いて、評価される太陽電池の写真がカメラ（３）で撮影され、太陽電池が写真によって評価される。
本発明はまた、方法を実行するためのシステムに関する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

１つまたは複数の光源（１）を有する太陽電池を評価するための方法であって、前記１つまたは複数の光源（１）が締結装置（２）に締結され、前記１つまたは複数の光源（１）が前記締結装置（２）に移動可能に締結され、かつ／または光強度制御装置（１９）が存在し、それにより、各光源（１）の光強度が、前記締結装置（２）に締結されたカメラ（３）を用いて他の光源（１）の前記光強度とは別々に変更することができ、前記方法が以下のステップを含み、前記カメラ（３）の前記カメラ軸（９）が評価される太陽電池の表面に対して可能な限り垂直になるような方法で、前記締結装置（２）が前記カメラ（３）を使用して前記太陽電池に対して位置合わせされ、評価される前記太陽電池が可能な限り均一に照らされるような方法で、前記１つもしくは複数の光源（１）が位置合わせされ、かつ／または前記１つもしくは複数の光源（１）の光強度が制御され、可能な限り均一な前記照明に続いて、評価される前記太陽電池の写真が前記カメラ（３）で撮影され、前記太陽電池が前記写真を使用して評価される、方法。

【請求項2】

前記光源（１）が１つの平面内に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

２０個以下の光源（１）および／または少なくとも４つの光源（１）が存在することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

各光源（１）が１つまたは複数のＬＥＤを備えることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

前記光源（１）が、前記生成された光のためのショートパスフィルタ（１４）を備え、前記カメラ（３）が、前記カメラ（３）によって受光された前記光のためのロングパスフィルタ（１５）を備えることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

前記カメラ（３）が、光を検出するための感光性シリコンまたは感光性インジウムガリウムヒ素（ＩｎＧａＡｓ）を備えることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項7】

平面図で見られた長方形の太陽光モジュール（７）が評価される前記太陽電池を備え、前記締結装置（２）が、前記太陽光モジュール（７）が前記カメラ（３）で撮影された写真上で可能な限り長方形として示されるような方法で位置合わせされることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項8】

前記締結装置（２）がドローン（１１）に締結され、前記締結装置（２）の前記位置合わせが前記ドローン（１１）によって実行されることを特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

前記１つまたは複数の光源（１）が１つまたは複数の駆動装置によって移動させることができることを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

スペーサが存在し、前記締結装置（２）が前記スペーサによって位置合わせされることを特徴とする、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

前記位置合わせのための前記スペーサが、評価される前記太陽電池を備える太陽光モジュールに隣接して配置された太陽光モジュール上に配置されることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

シート状の蛍光性材料または燐光性材料が、評価される前記太陽電池上に配置され、前記シート状の蛍光性材料または燐光性材料が、前記１つまたは複数の光源（１）によって照らされ、前記照明に続いて、前記蛍光性材料または前記燐光性材料によって生成された放射線の写真が撮影されることを特徴とする、請求項１～１１のいずれか一項に記載の方法。

【請求項13】

締結装置（２）および前記締結装置（２）に締結された１つまたは複数の光源（１）を用いて、請求項１～１２のいずれか一項に記載の方法を実行するためのシステムであって、前記１つまたは複数の光源（１）が、前記締結装置（２）に移動可能に締結され、かつ／または光強度制御装置（１９）が存在し、それにより、各光源（１）の光強度が、前記締結装置（２）に締結されたカメラ（３）を用いて他の光源（１）の前記光強度とは別々に変更することができ、前記１つまたは複数の光源（１）が、短波光のみを透過することができるようなものであり、前記カメラ（３）が、写真撮影のために長波光のみを受光することができるようなものである、システム。

【請求項14】

前記締結装置（２）が締結されるドローンを備える、請求項１３に記載のシステム。

【請求項15】

前記システムが３～１２個の光源（１）を備えることを特徴とする、請求項１３または１４に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、太陽光発電システムの太陽電池の品質を評価するための方法に関する。本発明はまた、太陽電池を評価するためのシステムに関する。

【0002】

太陽光発電システムは、通常、複数の太陽光モジュールを備える。太陽光モジュールは、複数の太陽電池を備える構造単位である。十分に高い電圧を生成できるようにするために、太陽光モジュールの太陽電池は互いに電気的に直列に接続されている。
太陽光発電システムにおいて電力損失を測定および評価するための方法は、公開ＥＰ２９４２６３４Ａ１から知られている。

【0003】

この分野のさらなる従来技術は、公開ＷＯ２０１０／１３００１３Ａ１、ＡＵ２０１６４３１０５７Ａ１、ＷＯ２０１１／０７９３５３Ａ１、ＵＳ２０１１／０２３４７９０Ａ１、ＥＰ３２０８９３７Ｂ１、およびＵＳ９６４１１２５Ｂ２から知られている。

【0004】

太陽光発電システムがその設置後に承認される場合、すでに設置された太陽光発電システムが販売される場合、または保険会社から損害が請求される場合、太陽光発電システムを評価する必要がある。信頼性が高いエネルギー生産、根本原因分析、または輸送中の損害検出のための日常的な保守測定は、太陽光発電システムまたはそのモジュールを評価することも含む。
ＰＶシステムの数およびサイズが増大するにつれて、自動化することができ、高いスループットを有する評価方法が重要になってきている。

【0005】

前述の目的に特に適しているのは、撮像技法を使用し、（ドローンなどの）無人車両内で展開することができる光学的方法である。詳細には、フォトルミネッセンス（ＰＬ）法がこの目的に適している。

【0006】

ルミネッセンス法は、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）とフォトルミネッセンス（ＰＬ）に区別される。両方の方法の基礎は、太陽光モジュールにおける電荷担体の生成であり、電荷担体は、再結合し、次いで（シリコンの場合、約１．１ｅＶまたは約１１３０ｎｍの）バンドギャップのエネルギーで光を放射する。放射された光は、対応する波長に適したカメラで記録される。このように取得された光は、太陽電池を評価するために審査される。もはや機能していない太陽電池は光を放射しない。したがって、取得された写真の暗い領域は、もはや機能していない太陽電池、または少なくとももはや完全には機能していない太陽電池を示すことができる。

【0007】

２つの方法の主な違いは励起のタイプである。エレクトロルミネッセンスでは、励起は電気的である。フォトルミネッセンスでは、励起は光によるものである。したがって、エレクトロルミネセンス測定は電気回路への介入を必要とし、これはフォトルミネッセンスを使用することによって回避することができる。

【0008】

フォトルミネッセンス法は、現在、実験室でのみ使用されている。本発明の目的は、屋外での使用に適した移動式フォトルミネッセンス法、およびその方法を実行するためのシステムを開発することである。

【0009】

この目的を達成するために、方法は最初の請求項の特徴を含む。方法を実行するためのシステムは、追加の請求項の特徴を含む。有利な実施形態は、従属請求項によって決定される。

【0010】

方法は、１つまたは複数の光源を備える照明装置の使用を含む。詳細には、これらは電気光源である。したがって、そのような光源は、十分な電力が供給される場合に光を放射する。

【0011】

１つまたは複数の光源は、締結装置に締結される。締結装置を用いて、光源が締結装置を介して互いに機械的に接続されることが実現される。締結装置は、ロッドまたはチューブであってもよい。締結装置は、互いに接続されたいくつかのロッドおよび／またはチューブを備えてもよい。締結装置は、平面構造であってもよく、または平面構造を備えてもよい。締結装置は、例えば、プラスチックおよび／または金属から構成されてもよい。締結装置は、例えば、１つもしくは複数のねじ接続、１つもしくは複数の接着接続、１つもしくは複数の溶接接続、および／または１つもしくは複数のリベット接続を介して互いに接続された複数の個別部品から構成されてもよい。締結装置は、一体部品から製造されていてもよい。締結装置が、互いに着脱可能に接続された複数の部品から構成される場合、構成要素が締結された締結装置の輸送を容易にするために、締結装置は分解されてもよい。締結装置は、例えば、締結装置をスタンドに締結するためのサスペンションを備えてもよい。スタンドが固定位置にあるときに締結装置が位置合わせされることを可能にするために、締結装置はスタンドに移動可能に接続されてもよい。締結装置は、必要に応じて、評価される状況に合わせて締結装置の幾何形状が調整されることを可能にするために、１つまたは複数のヒンジを備えてもよい。

【0012】

１つもしくは複数の光源は締結装置に移動可能に締結され、かつ／または各光源の光強度を個別に変更することができる光強度制御装置が存在する。したがって、光の輝度を変更することができる。例えば、１つまたは複数の光源を旋回させることができる。詳細には、１つまたは複数の光源は、２次元だけでなく、３次元でも旋回させることができる。可動取付部は、締結装置に対して光源を移動させることにより、太陽光モジュールの異なる領域を照らすことができることを保証するように意図されている。可動性はこれに適した方式で提供される。可動性は、太陽光モジュールの所望の領域がそれによって均一に照らされるように、１つまたは複数の光源が位置合わせされることを可能にするように意図されている。所望の領域を所望の方式で均一に照らすことができるようにするために、代替または追加として、各光源の光強度を個別に変更できることが提供される。２つの光源が存在する場合、一方の光源の光強度は、他方の光源の光強度に影響を及ぼすことなく変更することができる。これはまた、太陽光モジュールの所望の領域が均一に照らされ得ることを保証するように意図されている。

【0013】

カメラが締結装置に締結される。カメラは、電荷担体が再結合したときに太陽電池によって放射される放射線の写真を撮ることができるように選択される。カメラは、締結装置に移動可能または固定式に取り付けられてもよい。

【0014】

原理的には、１つまたは複数の光源を有する照明装置から取り外されたカメラを動作させることも可能である。この目的のために、状況がこれを有利に見せる場合、カメラを工具なしで迅速に取り外すことができるようにするために、カメラは、例えばクイックリリーファスナによって締結装置に着脱可能に接続することができる。
方法は以下のステップを含む。

【0015】

締結装置は、カメラのカメラ軸が、評価される太陽電池の表面に対して可能な限り垂直に延びる、すなわち太陽電池の表面に垂直に突き当たるような方法で、評価される太陽電池に対してカメラによって位置合わせされる。カメラ軸はカメラの「視線方向」を指す。いくつかの光源がカメラの周りに分散している場合、カメラ軸は、評価される太陽電池によって形成された領域の中心に向かって延びるように位置合わせされることが好ましい。

【0016】

カメラが締結装置に移動可能に締結されている場合、カメラを締結装置に対して移動させることによって位置合わせを実現することができる。カメラが締結デバイスに固定式に締結されている場合、カメラは、締結デバイスを移動させることによって位置合わせされる。

【0017】

１つまたは複数の光源は、位置合わせされることが好ましく、かつ／または１つもしくは複数の光源の光強度は、評価される太陽電池が可能な限り均一に照らされるように制御されることが好ましい。特定の変動を完全に回避することは決してできないので、可能な限り均一には、可能な限り良好にを意味する。一般に、光源は、評価される太陽電池に対してカメラが位置合わせされた後に位置合わせされる。しかしながら、評価される領域に対してカメラ軸が正確に垂直になるように、理想的な方法でカメラを位置合わせすることが可能である場合、光源を事前に位置合わせすることもできる。また、一般に、異なる光源に異なる光強度を提供することは必要でない。この場合、カメラが位置合わせされる前に、光源ごとに光強度を均一に設定している可能性がある。光源の位置合わせのための標準化されたプリセットが存在する場合がある。カメラ軸が理想的に位置合わせされる場合、標準化されたプリセットで十分である。標準化されたプリセットは、例えば、スナップインポイントによって定義することができる。光源がそれらの標準化されたプリセットにある場合、光源はラッチ接続によってこの位置に保持される。十分に高い力を加えることにより、光源をラッチ位置から移動させることができる。

【0018】

可能な限り均一に照らしした後、評価される太陽電池の写真がカメラで撮影される。カメラは基本的にデジタルカメラであり、これは、最初にフィルムを現像する必要なしに、写真、すなわち画像を直ちに提供することができるためである。また、デジタルカメラの写真は、自動化された方法で特に容易に審査することができる。

【0019】

太陽電池は、捕捉された画像または写真によって評価（審査）される。詳細には、明るい領域および暗い領域が写真のどこに見えるかがチェックされる。例えば、暗い領域は欠陥を示す可能性がある。

【0020】

本発明はまた、照明が可能な限り均一になるような方法で光源および／または光強度が位置合わせおよび／または制御されないことを含む。可能な限り均一に照らすという原理からの逸脱の例が以下に記載される。

【0021】

好ましくは、１つの平面内に配置されたいくつかの光源が存在する。そのような配置では、太陽電池によって形成された所望の領域を均一に照らすことが技術的に容易である。好ましくは、複数の光源は、次いで、非常に均一に照らすことができるようにカメラの周りに配置される。好ましくは、隣接する光源は、技術的に簡単な方式で非常に均一に照らすことができるようにするために、互いから等間隔に配置される。

【0022】

技術的努力が過度にならないように、２０個以下の光源が存在する。好ましくは、通常サイズの太陽光モジュールを十分に均一かつ完全に照らすことができるようにするために、少なくとも４つの光源が存在する。各光源は、多数のＬＥＤ、例えば、５０から１５０個のＬＥＤを備えてもよい。

【0023】

好ましくは、ＬＥＤは光を発生させるために使用される。したがって、構成要素（カメラおよび１つまたは複数の光源）が締結された締結装置の重量を低く保つことができる。
均一な照明を提供するために、光源としてビーマーが使用されてもよい。いくつかの光源が利用可能である場合、各光源はビーマーであり得る。

【0024】

１つまたは複数の光源は、各々生成された光のためのショートパスフィルタを有することが好ましい。ショートパスフィルタにより、短波光が光源から現れることが可能になる。一方、長波光は除去される。次いで、カメラは、電荷担体の再結合を介して太陽電池によって生成された光のためのロングパスフィルタを有する。ロングパスフィルタにより、カメラの感光性材料によって長波光のみが捕捉され得ることが保証される。これにより、太陽電池の表面からの光反射が結果を改ざんしないことが保証される。１つまたは複数の光源が短波光のみを放射し、他の光源が存在しない場合、これは、太陽電池の表面によって短波光のみが反射されるという事実に起因する。電荷担体の再結合に基づく太陽電池の光放射は、少なくとも主に長波光を含む。

【0025】

カメラの感光性材料は、感光性シリコン（Ｓｉ）または感光性インジウムガリウムヒ素（ＩｎＧａＡｓ）であることが好ましい。これらの材料は、電荷担体再結合の場合に太陽電池によって放射された長波光を検出するのに適している。したがって、感光性材料は光の検出器として作用する。

【0026】

一実施形態では、上方から見たときに、評価される太陽電池を備える長方形の太陽光モジュールが評価されるべきである。次いで、カメラで撮影された写真において太陽光モジュールが可能な限り長方形として示されるように、締結装置が位置合わせされる。この形状が良好に実現されるほど、カメラは良好に位置合わせされる。他の形状についても同じである。したがって、例えば、太陽光モジュールが円形であるべき場合、カメラは、写真上で太陽光モジュールが同じ円形形状で示されるように位置合わせされる。この場合、カメラ軸は表面に対して正確に垂直に位置合わせされる。しかしながら、そのような理想的な位置合わせは不可能であることが多いので、加えて、このようにして十分に均一な照明が最終的に実現されるように、光源の光強度を変更し、かつ／または光源を位置合わせする可能性もある。カメラによって撮影された写真から太陽電池の性能を評価できるほど均一であるときに十分に均一な照明が存在する。

【0027】

締結装置は、ドローンに締結することができる。締結装置の位置合わせは、ドローンによって実行されてもよい。締結装置は、ドローンの一部であり得、すなわち、それは二重機能を有することができる。例えば、締結装置はまた、ドローンの筐体であり得る。太陽光発電システムは、手が届くことが困難な場合でも、ドローンによって特に迅速に評価することができる。

【0028】

一実施形態では、光源は、ドローンの場合、それら自体のアクティブファンをもたない。代わりに、光源は、航空機の下降気流が十分な冷却を提供するような方法で配置されることが好ましい。重量は、有利なことに低く保たれる。

【0029】

ドローンの場合、カメラおよび１つまたは複数の光源用の電源は、ドローンのバッテリを介して内部で実現することができる。しかしながら、別個の電源、すなわち第２の充電式バッテリも可能である。

【0030】

一実施形態では、１つもしくは複数の光源および／またはカメラは、１つまたは複数の駆動装置を使用して移動させることができる。次いで、光源は電動式に位置合わせすることができる。次いで、自動化された方式で位置合わせすることも可能である。電気駆動装置、例えば電気モータは、駆動装置として特に適している。駆動装置は線形駆動であってもよい。
光源および／またはカメラは、玉継ぎ手によって締結装置に締結することができる。

【0031】

光源および／またはカメラは、２つの軸によって締結装置に締結され、各軸を中心に旋回できることが好ましい。２つの軸は、光源および／またはカメラが３つの空間方向に旋回することを可能にするように直角を囲むことが好ましい。この実施形態は、電気モータによる位置合わせを容易にする。

【0032】

一実施形態では、１つまたは複数のスペーサが提供される。１つまたは複数のスペーサにより、締結装置が位置合わせされる。スペーサは、ロッドであってもよく、ロッドを備えてもよい。スペーサは、カメラまたは光源に締結されてもよい。スペーサは、安定性の理由から締結装置に締結されることが好ましい。３個または４個のスペーサなどの複数のスペーサが存在する場合、スペーサは、テーブルの脚のように太陽電池の表面に配置することができる。次いで、スペーサは、評価される太陽電池の表面をカメラが理想的に見ることができるように配置される。

【0033】

スペーサは、折り畳み式テーブルの脚のように折り畳み式に締結されて、それらが輸送のために折り畳まれることを可能にする。折り畳まれた状態では、スペーサはラッチ装置によって定位置に保持されてもよい。２つのスペーサは、安定性を向上させるために１つまたは複数の支柱によって接続されてもよい。

【0034】

一実施形態では、スペーサは、位置合わせのために、評価される太陽電池を備える太陽光モジュールに隣接する太陽光モジュール上に配置される。これにより、太陽光モジュールの全領域を均一に照らし、次いでカメラに太陽光モジュールの全領域の写真を撮影させることにより、太陽光モジュールのすべての太陽電池が１回の操作で評価されることが可能になり、写真は次いで審査される。

【0035】

１つまたは複数のスペーサは、締結装置が回転によって理想的な位置に移動することを可能にするために、それらの下端にローラを有してもよい。１つまたは複数のスペーサは、スペーサが太陽光モジュール上に配置されている場合、太陽光モジュール上の点荷重を回避するためにそれらの下端で広げられてもよい。

【0036】

１つまたは複数のスペーサなどによる方法の実行中に太陽光モジュールまたは地面との接触がある場合、締結装置の移動は、外部レールの有無にかかわらずローラまたはスキッドで実行することができる。外部レールは、方法を実行するために、モジュールに、またはモジュールにおいて締結されてもよい。あるいは、モジュール間の空間をレールとして使用することができる。

【0037】

方法は、コンピュータによって制御される自動化された方式で実行されることが好ましい。自動化された方式で方法を実行することができるようにするために、その太陽電池が評価される太陽光モジュールがどの表面形状を有するかは、コンピュータに記憶することができるか、またはコンピュータの画面上で選択することができる。長方形の表面を有する太陽光モジュールの太陽電池が評価されるべき場合、長方形の形状は、コンピュータに記憶することができるか、または画面および入力装置によって選択することができる。次いで、コンピュータに接続されたカメラによってコンピュータに提供された形状を比較することによって位置合わせが実行される。

【0038】

締結装置は、伝達された形状が記憶または選択された形状と最大限に類似するまで、コンピュータによって移動する。その後、コンピュータがカメラによって可能な最も均一な照明を決定するまで、光源が移動し、かつ／または光源の光強度が変更される。その後、コンピュータは、カメラによる写真の撮影をトリガする。最終的に、コンピュータは、写真を審査し、状況報告を発行することができる。

【0039】

締結装置がドローンに接続されている場合、コンピュータは、位置合わせのためにドローンの飛行を制御する。締結装置は、表面に設置することができ、駆動装置によって移動させることができるブームを備えることができ、そのブームにカメラおよび１つまたは複数の光源が締結される。次いで、コンピュータは、例えば、ブームの電動移動を制御して、評価される太陽電池に対してカメラを位置合わせすることができる。代替または補足として、コンピュータはカメラの電動旋回を制御することができる。

【0040】

一実施形態では、例えば、光源を位置合わせするために、かつ／または光源の光強度を制御するために、平坦な蛍光性材料または燐光性材料が評価される太陽電池上に配置される。配置に続いて、光源は蛍光性材料または燐光性材料を照らす。ここで、短波光が蛍光性材料または燐光性材料に当たる場合、少なくとも長波光も反射される。光源は好ましくはオフにされ、燐光性材料が塗布されたときに写真が撮影される。したがって、照らされた表面の写真がカメラによって撮影され得ることが可能になり、それは検査に適している。次いで、そのような写真はコンピュータによって審査することができ、その結果、コンピュータは、可能な最も均一な照明を実現するために、技術的に簡単な方式で光源の位置合わせおよび／または光源の光強度の調整を制御することができる。しかしながら、そのような写真は、写真のその後の調整またはリアルタイムの調整のために、蛍光性材料または燐光性材料を用いて不均一性測定を行うために使用することもできる。例えば、次いで、さらに改善された方式で太陽電池を評価するために、どの輝度変動が照明の不均一性に起因するかを計算することができる。

【0041】

方法は屋外での使用に適している。例えば、建物の屋根にすでに取り付けられている太陽光発電システムの太陽光モジュールは、太陽光発電システムの回路に介入する必要なしに評価することができる。方法は、基本的に、太陽による妨害する光の影響を回避するために暗闇で実行される。

【0042】

地面の不均一性、太陽光モジュールの迎え角、および干渉光の発生源などの外部の影響は、方法によって補償することができる。したがって、そのような外乱にもかかわらず、欠陥を確実に検出することができるようにするために、太陽電池の十分に均一な照明が実現される。

【0043】

本発明はまた、締結装置、および締結装置に締結された１つまたは複数の光源を用いて方法を実行するためのシステムに関する。１つもしくは複数の光源は締結装置に移動可能に取り付けられ、かつ／またはそれを用いて各光源の光強度を個別に変更することができる光強度制御装置が提供される。カメラが締結装置に締結される。１つまたは複数の光源は、短波光のみを放射することができるようなものである。したがって、１つまたは複数の光源は、各々、それによって光源から短波光のみが出現できることが実現されるショートパスフィルタを備えてもよい。カメラは、写真を撮るための長波光しか受光できないようなものである。したがって、カメラは、それによって長波光のみがカメラに入ることができることが実現されるロングパスフィルタを備えてもよい。本発明の意味における短波光は、長波光よりも短い波長を有する。
ドローンは、締結装置に締結されてもよい。これはまた、締結装置が同時にドローンの一部、例えばドローンの筐体の一部であることを含む。

【0044】

好ましくは、システムは少なくとも３つまたは４つの光源を備える。好ましくは、システムは１２個以下の光源を備える。一実施形態では、システムは４～８個の光源を備える。太陽光モジュールは、通常、約６０個の太陽電池を備える。そのような太陽光モジュールの被照明領域は約１．６ｍ^２である。４～１２個の光源を用いて、そのような領域を十分均一に照らすことができる。

【0045】

システムは、スケーリングを可能にするために、複数の着脱可能な照明装置を備えてもよい。各照明装置は１つまたは複数の光源を備えてもよい。次いで、照明装置が締結装置に着脱可能に締結される。必要に応じて、照明装置を追加または削除することができる。次いで、追加された照明装置に電気を供給し、必要に応じてそれらを光強度制御装置に接続するための電気プラグ接続が存在する。

【0046】

システムの光源は、第１の平面内に配置されてもよい。カメラは、平面の背後に配置されてもよい。そのような配置により、方法の実行中、光源がカメラよりも評価される太陽電池の近くにあることが可能である。このようにして、評価される太陽電池の均一で高強度の照明が特に良好に実現される。カメラは太陽電池からより離れた距離にあるので、小さい焦点距離で十分に広い領域を撮影することができる。

【0047】

強力な発光デバイス（ＬＥＤ）を使用することにより、システムの重量を特に低く保つことができる。
システムは、例えば、ほとんど手間をかけずに手動で保持および位置合わせすることができるように、移動可能、軽量、かつ柔軟であり得る。

【0048】

カメラの焦点距離は、要件に合わせて調整することができる。太陽光モジュールとカメラとの間の距離が小さくあるべきであり、それでも太陽光モジュールの表面全体が写真によって捕捉されるべき場合、大きい焦点距離が選択されていてもよい。太陽光モジュールとカメラとの間の距離が小さくあるべきであり、太陽光モジュールの表面の一部のみが写真によって捕捉されるべき場合、小さい焦点距離が選択されていてもよい。

【0049】

システムの締結装置用のサスペンションは、特に地上に設置されたシステムの場合、三次元で地面および穴の小さい不均一性および大きい不均一性を補償することができるように柔軟に設計されてもよい。重量を小さくすることができるので、システムは、太陽光パネルを損傷することなく、スペーサを使用して太陽光パネル上に配置することができる。ドローンベースのシステムが可能である。

【0050】

定性的および定量的に使用可能なフォトルミネッセンス画像の主な問題は、励起強度に対するフォトルミネッセンス信号の線形依存性である。提供されたカメラでは、例えば、シリコンに適したスペクトルで非常に低い強度を検出することができる。加えて、本発明により、一般的な太陽光モジュールが十分な均一性で完全に照らされることが可能になる。
本発明によって検出され得る欠陥には、亀裂、セル異常、または不活性領域が含まれる。

【0051】

電位誘発劣化（ＰＩＤ）などの大面積欠陥、並列抵抗の低減を伴う他の欠陥、または短絡バイパスダイオードなどのモジュール欠陥は、照明の不十分な均一性で検出できないか、または検出することがより困難である。本発明は、そのような欠陥も検出することができるのに十分な均一性を実現することができる。

【0052】

均一性は、すべての欠陥特徴の検出に影響を及ぼし、これらの複雑化と単純化の両方を行うことができる。本発明によれば、これが欠陥の検出を単純化することができる場合、不均一な照明も実現することができる。

【0053】

本発明は、通常は大きい太陽光モジュールの表面の全領域照明を可能にするが、個々の太陽電池の全領域照明も可能にする。太陽電池のサイズ（約２５０ｃｍ^２）から太陽光モジュールの表面のサイズ（約１．６ｍ^２）までの領域を照らすことができる。
モジュールごとのすべての欠陥特徴の検出に均一性を適合させるために、光源は柔軟に制御可能である。

【0054】

本発明は、カメラおよび光源、例えばＬＥＤモジュールのドローンへの統合を可能にする。電力需要を低く保つことができるように、光強度を低く保つことができる。必要に応じて、検査されるべき領域は、それに応じて小さくなるように選択することができる。太陽光モジュールの部分領域の複数の写真を撮ることにより、太陽光モジュールは高解像度で完全に評価することができる。

【0055】

ハンドヘルドシステムを本発明によって提供することができる。これは、太陽光モジュールの部分領域のみの写真を撮ることができるほど十分に小さくすることができる。しかしながら、異なる部分領域の写真を撮ることにより、太陽光モジュールを完全に検査することができ、次いで特に高い解像度でも検査することができる。しかしながら、ハンドヘルドシステムは、１枚の写真のみで太陽光モジュール全体を評価することができるようにするために、通常のサイズの太陽光モジュールを完全に均一に照らすことができるような方法で寸法決めすることもできる。
ハンドヘルドシステムの場合、１人のユーザだけで扱うことができる程度に重量を減らすことに注意するべきである。

【0056】

一方の太陽光モジュールと他方のカメラ／照明装置との間の距離は、光が弱く、したがって特に光が弱い光源を使用できるようにするために小さいことが好ましい。これは、焦点距離が長いレンズを使用することによって補償することができる。太陽光モジュールは、そのような操作で走査することができる。短い距離および走査に起因して、光源は、均一な照射を撮像するために常に位置合わせされる必要はない。むしろ、ハンドヘルド操作では、太陽光モジュールに対するカメラ／照明装置の理想的な位置合わせは、ユーザによって手動で調整することができる。次いで、光源およびカメラは、１つの構築単位とすることができる。

【0057】

本発明の一実施形態では、光源は方法の実行中に１つの平面内に配置することができ、カメラはこの平面の背後に配置される。

【0058】

撮影された写真または写真シーケンスを完全な画像に後処理および合成することが可能である（ステッチ）。写真または写真シーケンスからの超解像アルゴリズムによる解像度の向上が可能である。
本発明により、セルの挙動、したがって必要に応じて欠陥パターンを検出することができるようにするために、照明強度を変更することができる。
本発明により、高い照明強度を実現することができる。１０００Ｗ／ｍ^２まで可能であることが分かっている。
本発明は、図面を参照して以下でより詳細に説明される。

【図面の簡単な説明】

【0059】

【図1】太陽光モジュールの構造およびランプ場と迎え角との間の視点の違いの概略図である。

【図2】射影歪みのショットの例を示す図である。

【図3】光源およびカメラを有するドローンの図である。

【図4】構成要素の略図である。

【0060】

図１は本発明によるシステムの概略図を示す。システムは４つの光源１を有する照明装置を備える。４つの光源１は締結装置２に移動可能に締結される。各光源は、３つの空間方向に旋回させることができる。締結装置２はロッドまたはチューブである。４つの光源は直線に沿って配置される。直線は平面内にあり得るので、光源も平面内に配置される。

【0061】

図示されてない光強度制御装置により、各光源の光強度は、他の光源とは別々に変更することができる。各光源は、他の光源とは完全に別々にオフにすることもできる。

【0062】

カメラ３が締結装置２に締結される。カメラ３は、光源１の間の中央に取り付けられる。したがって、カメラの取り付けは、光源１によって生成され得る光の中心で実行される。
締結装置２はスタンド４に移動可能に締結される。スタンド４は、太陽光モジュール７用の支柱フレーム６が立つ基台５の上に立っている。
光源１は、光源によって放射された光８が太陽光モジュール７の被照明面に当たるように位置合わせされる。

【0063】

まず、カメラ３のカメラ軸９、すなわちカメラ３の視線方向が、評価される太陽電池の表面に可能な限り垂直かつ中心に当たるような方法で、照らされる太陽光モジュール７の表面に対して、したがって照らされる太陽電池の表面に対して締結装置２が位置合わせされた。この目的のために、締結装置２は、照らされる太陽光モジュール７の表面に対して可能な限り平行に延びるような方法で旋回された。図１は、これがおおよそ可能でしかなかった場合を示す。続いて、光源１が、可能な限り均一に照らされるように太陽光モジュール７の表面の全領域を照らすことができるような方法で位置合わせされた。図１に示されたように、上部光源１は、下部光源１よりも照らされる太陽光モジュール７の表面までの距離が大きい。これを補償するために、上部光源１は、その下の光源１よりも大きい光強度を有する光８を放射する。これは、光の放射を表す矢印８のサイズによって示されている。光源１の位置が低いほど、矢印は小さく、光強度は小さくなる。このようにして、太陽光モジュール７の被照明面の均一な照明が実現される。被照明面は、太陽光モジュール７の太陽電池によって発電可能になるために照らされる面である。

【0064】

可能な限り均一な照明が実現された後、評価される太陽電池の写真がカメラ３で撮影される。光源１による照明に起因して太陽電池によって生成された光１０が撮影される。撮影された写真により、太陽光モジュールの太陽電池が評価される。

【0065】

図１には、４つの光源１が示されている。しかしながら、光源１の数は、より多くても、より少なくてもよい。１２個の光源１の上限は実用的であることが証明されている。１００ＷのＣＯＢ ＬＥＤが光源１として適切であることが証明されている。１２個のそのような光源は、完全な太陽光モジュールの均一な照明に十分である。各光源のＬＥＤは、ファンおよび制御基板を有するＬＥＤモジュールに取り付けることができる。光源ごとの光学系として、グルードインショートパスフィルタ（例えば、Ｓｃｈｏｔｔの「ＫＧ５」熱保護ガラス）を備えた放物面鏡が存在してもよい。放物面鏡は、生成された光を所望の方向に向ける。光は、光源１を出る前に、まずショートパスフィルタを通過する。電源は、適切な電源アダプタまたはバッテリによって提供されてもよい。

【0066】

カメラ３は、電荷担体の再結合により太陽電池によって生成された光を検出するように選択される。９７０ｎｍのカットオン波長を有するロングパスフィルタは、電荷担体の再結合により太陽電池によって生成された光を確実に除去するために使用される。電荷担体の再結合によって生成された光は、カメラの感光性材料に当たることができる前にまずロングパスフィルタを通過する。

【0067】

カメラ用、およびＬＥＤ励起強度を制御することによって照明の均一性を最適化するアルゴリズム用の、図１には示されていない制御コンピュータが提供されてもよい。

【0068】

図１に示されたシステムなどのシステムは、太陽光モジュールの位置ごとの太陽光モジュールの射影歪みに柔軟かつ迅速に応答して、均一な照明を提供するために使用することができる。光源１の柔軟性により、欠陥特徴ごとに最良の検出率に必要な励起分布を生成することができる。これは自動化することができる。テスト写真を撮影した後、調整を行うことができる。必要に応じて、調整を継続するために、次のテスト写真に基づいて結果を確認することができる。一般的なサイズの太陽光モジュールの完全な表面の写真は、太陽光モジュールへの物理的および電気的な接触なしに、困難な外部条件下でも可能である。

【0069】

図２は、照らされる太陽光モジュールの表面に対してカメラ軸が正確に垂直でないときの長方形の太陽光モジュールの写真を示す。写真は、太陽光モジュールが写真においておおよそ長方形でしかなかったように示されていることを示す。

【0070】

図２の例示的なケースでは、上部および下部の太陽光モジュールの縁部の比は約１．１４である。ＬＥＤ励起放射の二次強度減少を想定すると、太陽光モジュール上面を照らすＬＥＤは、十分に高い均一性を実現するために約３０％以上の電力を供給する必要がある。したがって、そのような場合、光強度を制御することによって十分に均一な照明を実現することが依然可能である。

【0071】

図３は、カメラ３および光源１が移動可能に締結されたドローン１１を示す。合計６つの移動可能に締結された光源１が存在する。これらは、両側で、それぞれ脚部１２および支柱１３に移動可能に締結される。ドローンの片側の光源１は、等間隔に配置されている。カメラ３は、ドローン１１の筐体の下の中央に配置される。脚部１２および支柱１３は、締結装置の一部として機能する。

【0072】

図４は、ショートパスフィルタ１４を有する２つの光源１によって照らされた太陽光モジュール７を示す。２つの光源１は、太陽光モジュール７の表面上の輝度分布１７によって示されたように、太陽光モジュール７が可能な限り均一に照らされるように位置合わせされる。太陽光モジュール７の表面の写真は、ロングパスフィルタ１５を有するカメラ３を介して撮影される。カメラ３および光源１は、固定具１６によって移動可能に取り付けられ、示されたように互いに垂直な２つの軸を中心に旋回することができる。光源１の光強度は、ポテンショメータ１９によって変更することができる。光源１用の電源２０が存在する。カメラ３には、コンピュータ１８を介して電力が供給される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【国際調査報告】