Figura 1: Tim Silverman e Nicole Luna, ricercatori del National Renewable Energy Laboratory (NREL), esaminano i dati generati da PLAtypus, collegato a un sistema fotovoltaico nel distretto scolastico di Flatirons.
Per contribuire a risolvere l’enorme problema del cambiamento climatico che affligge l’umanità, dobbiamo costruire tonnellate di centrali solari. Questi impianti possono produrre elettricità pulita ed economica, ma solo se possono funzionare in modo affidabile a lungo termine.
Ecco perché Tim Silverman, uno scienziato senior presso il National Renewable Energy Laboratory (NREL) del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, e colleghi stanno rilevando problemi nelle celle solari esistenti con il sistema Platypus, un sistema di telecamere progettato per rilevare problemi invisibili e nascosti in loco. moduli fotovoltaici.
Il sistema Platypus immagina la fotoluminescenza, che si verifica quando la luce viene assorbita e riemessa a una lunghezza d'onda maggiore. Le celle solari mostrano fotoluminescenza e quanto più forte è la luce riemessa, migliore è la qualità della cella solare.
"Quando l'interno di una cella solare si rompe a causa della forte grandine, non possiamo vedere le crepe con i nostri occhi." Silverman descrive: "Ma la crepa crea due nuove interfacce in cui i portatori di carica tendono a ricombinarsi in un modo che non produce luce. Di conseguenza, quando scattiamo foto di fotoluminescenza, l'area in cui esiste la crepa appare più scura dell'area circostante." la zona."
Creazione di immagini fotoluminescenti
Per creare le immagini fotoluminescenti, i ricercatori hanno proiettato luce monocromatica sui pannelli solari e hanno utilizzato una fotocamera per raccogliere la luce riemessa. È meglio eseguire questa operazione di notte per evitare la luce solare.
Silverman afferma: "L'intensità della fotoluminescenza è molto più debole rispetto alla luce incidente, quindi dovevamo progettare un sistema in grado di emettere molta luce e raccogliere la piccola quantità di luce restituita dopo lo spostamento della lunghezza d'onda".
Richiede LED potenti, fotocamere sensibili e filtri per evitare che la luce grezza appaia nell'immagine. Silverman afferma: "Per molto tempo, questa è stata una misurazione su piccola scala eseguita in laboratorio. Ma fortunatamente, poiché i dispositivi principali sono diventati migliore e più economica, l’intensità della fotoluminescenza delle celle solari è diventata più forte, il che ci consente oggi di farlo su larga scala e a basso costo."
Nonostante la maggior parte delle centrali solari funzioni bene, i ricercatori hanno progettato il loro strumento PLAtypus per rilevare guasti invisibili nei pannelli solari.
Silverman afferma: "Ho sempre pensato all'imaging tramite fotoluminescenza come a una tecnica specializzata utilizzata in laboratorio. Poi il mio amico Will Hobbs l'ha fatto nel suo garage con un prodotto che aveva ordinato su Internet ed è stata una piacevole sorpresa. Ci siamo resi conto che potevamo applicare il dispositivo nel garage da utilizzare in una vera centrale elettrica."
Foto Figura 2: I ricercatori del National Renewable Energy Laboratory Tim Silverman, Nicole Luna, Byron McDanold e Josh Parker testano un prototipo del sistema Platypus in un sistema fotovoltaico nel campus di Flatirons.
Una sfida interessante per i ricercatori è stata che a metà della loro prima dimostrazione su vasta scala, ha iniziato a nevicare. Silverman e colleghi non avevano un modo semplice per riprogrammare la loro dimostrazione, quindi hanno dovuto rimuovere la neve dai pannelli solari mentre dimostravano . Il loro prototipo proof-of-concept si è rivelato resistente alla neve.
"La prova di concetto ha dimostrato attraverso la prototipazione che la nostra tecnologia era fattibile e che il costo e la complessità del sistema erano ragionevoli." Silverman ha dichiarato: "Ma al momento non è uno strumento facile da usare per l'uso quotidiano. Nei progetti futuri, speriamo di produrre una nuova versione. Le persone possono quindi utilizzare Platypus per verificare da soli in modo da non doversi preoccupare di se ci sono danni invisibili e invisibili alla centrale elettrica."
