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Los investigadores han desarrollado y demostrado un nuevo sistema capaz de detectar los defectos de los paneles solares de silicio con luz solar total y parcial en cualquier condición meteorológica. Dado que los métodos actuales de detección de defectos no pueden utilizarse en condiciones de luz diurna, el nuevo sistema podría facilitar mucho el funcionamiento óptimo de los paneles solares.
Los paneles solares de silicio, que constituyen alrededor del 90 por ciento de los paneles solares del mundo, suelen tener defectos que se producen durante su fabricación, manipulación o instalación. Estos defectos pueden reducir en gran medida la eficiencia de los paneles solares, por lo que es importante detectarlos con rapidez y facilidad.
En la revista Applied Optics del Optica Publishing Group, investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Nanjing (China) describen cómo una combinación única de nuevo hardware y software permite visualizar y analizar con claridad los defectos de los paneles solares incluso con luz intensa.
"Los sistemas actuales de detección de defectos sólo pueden utilizarse para encontrarlos por la noche o en módulos de paneles solares que han sido retirados y trasladados al interior o a un entorno sombreado", explica Yunsheng Qian, que dirigió el equipo de investigación. "Esperamos que este sistema pueda utilizarse para ayudar a los inspectores de las centrales fotovoltaicas a localizar los defectos e identificarlos más rápidamente, para que estos sistemas puedan producir electricidad al máximo".
Ver a través de la luz
En el nuevo trabajo, los investigadores crearon un sistema de imágenes para todo tipo de clima que funciona en cualquier condición de iluminación. Para hacer visibles los defectos, desarrollaron un software que aplica una corriente eléctrica modulada a un panel solar, lo que hace que emita una luz que se apaga y se enciende muy rápidamente. Se utiliza un detector de InGaAs con una frecuencia de imagen muy alta para adquirir una secuencia de imágenes de los paneles solares a medida que se aplica la corriente eléctrica. Los investigadores también añadieron un filtro que limita las longitudes de onda detectadas a las que están en torno a los 1.150 nm para eliminar parte de la luz solar dispersa de las imágenes.
"La gran velocidad de las imágenes permite recoger más imágenes para poder distinguir un mayor número de cambios entre ellas", afirma Sheng Wu, primer autor del trabajo. "El desarrollo clave fue un nuevo algoritmo que distingue las partes moduladas y no moduladas de la secuencia de imágenes y luego amplía esta diferencia. Esto permite visualizar claramente los defectos del panel solar en condiciones de alta irradiación".
Para probar el sistema, los investigadores lo aplicaron a paneles solares de silicio monocristalino y policristalino. Los resultados mostraron que el sistema puede detectar defectos en paneles solares de silicio con irradiancias de 0 a 1300 vatios por metro cuadrado, lo que equivale a condiciones de luz que van desde la oscuridad total hasta la luz solar plena.
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| Los investigadores han desarrollado un nuevo sistema que permite detectar defectos en los paneles solares de silicio con luz solar total y parcial. Se muestran imágenes adquiridas bajo una irradiación solar baja (izquierda), media (centro) y alta (derecha). La fila superior (a, b, c) se adquirió con un sistema tradicional que no funciona con luz solar, y la fila inferior (d, e, f) con el nuevo sistema y el algoritmo de visualización de defectos. Crédito: Yunsheng Qian, Universidad de Ciencia y Tecnología de Nanjing |
Los investigadores trabajan ahora en un software que ayude a reducir el ruido digital para mejorar aún más la calidad de la imagen, de modo que el detector pueda recoger los cambios de imagen con mayor precisión. También quieren ver si se puede aplicar la inteligencia artificial a las imágenes adquiridas para identificar automáticamente los tipos de defectos y agilizar aún más el proceso de inspección.
Fuentes, créditos y referencias:
Sheng Wu et al, Defect detection system for silicon solar panels under all-day irradiation, Applied Optics (2021). DOI: 10.1364/AO.435456
Imagen: Los investigadores utilizaron un detector de InGaAs con una frecuencia de imagen muy alta para adquirir una secuencia de imágenes de paneles solares mientras se aplicaba una corriente eléctrica modulada. La rapidísima velocidad de imagen de este detector permitió distinguir más cambios entre las imágenes de la secuencia. Crédito: Yunsheng Qian, Universidad de Ciencia y Tecnología de Nanjing