既存発電所の状態が調査できる「移動式PVテストカー」

太陽光の市場価格が国際市場価格に近づく中、投資家自身によるPVモジュールの自発的な品質チェックの重要性が増してきています。本連載では、アドラーソーラーワークス株式会社シニアプロジェクトマネージャーのバンハルド・グルック氏が、受入検査で判明するPVモジュールの不具合について解説します。

大きく3種類に分類されるPVモジュールの検査方法

国内における太陽光市場の価格が全体的に低下し、国際市場価格に近付くにつれ、投資家サイドによるPVモジュールの受入検査(IGT)等の自発的な品質チェックがその重要性を増してきている。また、セカンダリーマーケットの活発化に伴い、オンサイトに持ち込める移動式PVテストカーは、既存の発電所の状態を調査する上で重要なツールとなる。

 

PVモジュールの検査方法は大きく3種類に分類することができる。PVモジュールを検査ラボへ輸送しチェックする従来の検査方法は、精度が高いというメリットもある反面、輸送費やラボの施設コストなどのデメリットが含まれる。そのため、検査対象とするPVモジュールの枚数は、無作為に選別した2枚~10枚程度であるケースが多い。もしくは、手持ちタイプの検査機器を用いることで発電所の現場で検査を行うことができるが、自然の検査環境は安定しない場合が多い。

 

移動式PVテストカーによる施工現場でのモジュール検査は、検査ラボと手持ちタイプの検査機の両方のメリットを兼ね備える。次の写真画像は、独MBJサービシズ社によるPVテストカーを示す。引き出し型の構造で、PVモジュール検査機器に接続してテストカーの内部に差し込む。バーコードによるモジュール製造番号のスキャン読み込みや管理も可能で、検査自体はほぼ自動で行われる。ラボでの検査と異なり、発電所の建設現場をはじめ、荷受時の港などに検査設備を搭載したPVテストカーを持ち込むことにより、モジュールを輸送せずその場で検査をすることができる。

 

[図表1]移動式PVテストカー【Photography of the Mobile PV Testcenter】

 

太陽光発電所の建設現場において実施するPVモジュールの受入検査(IGT)では、工場出荷時の梱包からモジュールを取り出し、設置直前に検査を行う。設置する予定のモジュールの品質を、工事前にチェックし不具合を特定することを目的としている。モジュール製造元や製造ロットごとの品質の違いを発見することができる。

PVテストカーでは一日150枚ほどの検査が可能

PVテストカーではLEDフラッシャー検査とエレクトロルミネッセンス(EL)画像検査を主に行う。大量のモジュールの検査が可能で一般的に一日150枚の検査を行う。発電所予定地へのモジュール搬入から数時間以内に無作為に選別したサンプルによる受入検査を実施することが可能だ。また、搬入されたモジュールの状態に応じて、納品拒否及び返品について技術的観点から判断できる。

 

また、LEDフラッシャーを使用した検査では、太陽光と同等の明るさのフラッシュライトを数百ミリ秒点滅させ、PVモジュールの出力電力を測定する。測定結果については検査時のモジュール温度を加味して、標準試験条件(STC)の状態に換算する。STCはIEC60904基準により、日射強度1000W/m2、エアマス1.5及びモジュール温度25°Cの試験状態が定められている。得られた値は、モジュールの製造元による公称定格(275W、270W、265W等)と比較することができる。

 

[図表2]左から2列目、上から6段目のセルの写真画像【photography of the cell in the 2nd column and the 6th row】

セルの損傷は目視では確認できない。No damage of the cell can be seen.
セルの損傷は目視では確認できない。No damage of the cell can be seen.

 

[図表3]左から2列目、上から6段目のセルのEL画像【EL image of the cell in the 2nd column and the 6th row】

セル中央のインターコネクター付近及びセルの右側に発生しているクラックが映し出されている。また付近のセルにも無数のクラックが生じている。There are cell cracks around the cell interconnector in the middle and on the right side of the cell. Also, neighboring cells show multiple cracks.
セル中央のインターコネクター付近及びセルの右側に発生しているクラックが映し出されている。また付近のセルにも無数のクラックが生じている。There are cell cracks around the cell interconnector in the middle and on the right side of the cell. Also, neighboring cells show multiple cracks.

 

PVモジュールの機能は太陽光発電における太陽の電力への転換であるが、エレクロトルミネッセンス検査は、この機能を逆工程で行うことで実施する。つまり、モジュールを暗室に配置して電力を投入すると、モジュールに流れる電力は発光し、電流の小さい箇所は低強度の光が映し出される。定電流の原因としては、半導体の故障やセルの電流における素子の影響などが考えられる。

 

 

(参考:原文掲載)

 

Incoming Goods Test Using Mobile PV Testcenter

 

INTRODUCTION

 

When the costs in Japanese PV business declines as it gets closer to the international market prices, autonomous quality check such as Incoming Goods Test (IGT) of PV modules will become more significant. Also, as secondary market becomes more active, on-site module testing using Mobile PV Test Center will be a valuable tool to understand the condition of exiting PV plants.

 

There are three approaches to perform tests for new modules. The traditional approach tests will send the PV modules to laboratories. Although it has an advantage that high accuracy is achievable, This limits the tests to a due the costs for transportation and of the laboratory. Small random probe (2-10 PV modules) are common. Handheld devices can be used for measurements on sites under sun light. However, it is hard to reach stable environmental conditions for the measurements.

 

Testing using a mobile laboratory can achieve both advantages of laboratory and hand-held equipment. The image shows the Mobile PV Testcenter of the manufacturer MBJ Services (Germany). A PV module can be moved into the test center by a huge drawer. The PV module will be connected to the measurement device. The serial number of each PV module is scanned and the measurement is performed almost fully automatic. Thanks to the high-quality equipment in the mobile PV Test Center, effective testing at plants, construction sites, and receiving ports before and after installation.

 

A test of PV module at the construction side of a PV power plant is called Incoming Goods Test (IGT). The PV modules are taken out of the original box and testing just before the installation. The aim of the tests is to determine the quality of the PV modules and to detect failures before the installation. It is possible to see difference in the quality level of different module manufacturers or between different production lots of PV modules.

 

The Testing Methods

 

The main test devices are a LED flasher and an electroluminescence (EL) imager. The advantages of the Mobile PV Testcenter are the higher throughput (150 PV modules per day are typical), the lower costs per tested module and a faster schedule. The results of an Incoming Goods Test (IGT) for random sample can be provided within several hours after the delivery. Processes that allow to reject and return a delivery are technical possible.

 

The LED flasher can determine the power output of the PV module. Therefore, a flash is generated that is bright as the sun illuminates the PV module for several hundred milliseconds. The power output of the PV module during the flash is measured. The measurement’s result will be recalculated for the temperature of the module, so that the final result can be stated as power output at standard test conditions (The standard test conditions (STC) are defined in IEC 60904: brightness 1000 W/m2, temperature of the PV module: 25°C, spectral distribution / color of the light according to the parameter AM1.5). This result can be compared to the nominal rating of the PV module stated by the manufacturer on the basis of a comparable test: 275W, 270W, 265W, …

 

The function of a PV module in PV plant is to convert the sun light into electrical power. The electroluminescence imager works with the reverse process. The PV module is put into a dark room and powered with electrical energy. The electrical energy flows through the PV module and generates light. An image of the light will show lower intensities at locations with a lower current flow. Weaker current flow can be caused for example by failures of the semi-conductor or the by electrical elements for the current flow through the cell.

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アドラーソーラーワークス株式会社
 シニアプロジェクトマネージャー

2011年より、太陽光発電業界において独立系専門家・技術コンサルとして従事。モバイルPVテストカー(移動式PV検査センター)を使用した検査、詳細なパフォーマンス分析、発電量予測のスペシャリスト。モジュールメーカーや保険会社に対して、モジュール試験設備の操作、調査業務を提供。シニアプロジェクトマネージャー、技術アドバイザー、O&Mサービスの専門家としてADLER Solar Worksに2015年より勤務。
2006年ハイデルベルク大学卒、物理学学位取得。2011年エアランゲン・ニュルンベルク大学修了、博士(理学)。

著者紹介

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