Con la ayuda de Holland Innovative y Stogger, TNO ahora puede detectar defectos en paneles solares enteros

miércoles, 18 de octubre de 2023

Con dieciséis lámparas de 500 W, filtros especiales y lentes que garantizan que solo la débil luz infrarroja llegue al sensor de la cámara, se ha encontrado la configuración ideal.

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Sports gras growth inductionJos Henrichs, Paul Wijnands, Rémi Aninat

Unas cincuenta organizaciones ya han encontrado su lugar en el Eindhoven Brainport Industries Campus. La mayoría son empresas de fabricación de alta tecnología, así como instituciones educativas, como Summa, Avans y Fontys. Pero también hay mucho espacio para la investigación, como con TNO, socio de Solliance, que crea formas eficientes de producir paneles solares flexibles. En ese proceso, los investigadores se encontraron con un desafío: ¿cómo obtener una imagen completa de las imperfecciones en ese proceso de fabricación? La electroluminiscencia ya era una técnica muy desarrollada para caracterizar paneles solares, pero se pensó que un método complementario, la fotoluminiscencia, podría revelar todavía más defectos en los módulos.

Hasta hace poco, la única forma de hacerlo era cortar un panel o una película de este tipo y revisarlo pieza por pieza. Esto no solo no era perfecto, sino que los módulos que se revisaban ya no se podían usar, lo que suponía un doble desperdicio. Además, se necesitaban mejores métodos de inspección para los nuevos paneles solares de CIGS desarrollados por TNO. Debe haber un método mejor, pensó Rémi Aninat, de TNO. Planteó su problema a su antiguo compañero Jos Henrichs, de Solland Solar, quien a su vez avisó a Hans Meeske, de Holland Innovative. Meeske se entusiasmó de inmediato y lo convirtió en un proyecto de HI. Además de Henrichs y su compañero Paul Wijnands, también participó Aubert Dupont, de Stogger, especialista en iluminación. Juntos buscaron una solución. Y la encontraron.

Un gran logro

El resultado de su investigación fue una máquina capaz de detectar defectos en paneles completos, nada menos que un gran logro. Pero han sido necesarios dos años de investigación, construcción y pruebas.

Junto con el orgulloso equipo de desarrollo, ahora podemos examinar de cerca su obra maestra. En la planta baja del BIC, tras una valla abierta que separa las instalaciones de TNO de las de los demás inquilinos, se encuentra la mesa cuadrada de bar sobredimensionada. En la parte superior, un estante evita que los equipos delicados se vuelvan demasiado frágiles. Bajo el estante, primero una capa de electrónica y, directamente debajo, el corazón de la máquina: 16 potentes luces y una cámara en el centro. Juntos, son capaces de realizar inspecciones tanto electroluminiscentes como fotoluminiscentes.

«En nuestro laboratorio ya podíamos hacer este tipo de pruebas, pero solo a pequeña escala y no con paneles completos», afirma Aninat. «Para TNO, trabajar a escala de I + D es un requisito, así que sabíamos que debíamos desarrollar una solución». Para todo tipo de paneles, los normales y los flexibles». Así fue como Wijnands y Henrichs entraron en escena. Como director del proyecto y arquitecto del sistema, se centraron en resolver el problema junto con Aubert Dupont, de Stogger.

Prototipo

Aunque el concepto de la solución surgió bastante rápido, pasó algún tiempo hasta que se pudo entregar un prototipo funcional. Esto no solo tuvo que ver con el diseño (inicialmente se pensó en un armario cerrado, pero resultó ser demasiado inflexible y caro), sino también con la capacidad de carga del sistema. Jos Henrichs: «Esto afecta tanto a las lámparas como a la cámara. Por los sistemas pasa bastante corriente; si todo se calienta demasiado, se corre el riesgo de que el material se agriete o se rompa. Esa coordinación es muy sensible».

Con 16 motores de luz Mechatronix de 500 W cada uno y filtros y lentes especiales personalizadas que garantizan que solo la débil luz de luminiscencia infrarroja llegue al sensor de la cámara, parece que se ha encontrado una configuración ideal. «Nos ha costado bastante a base de ensayo y error (y muchas pruebas), pero nos alegra haber resuelto por fin el rompecabezas», añade Wijnands. El diseño mecánico, la electrónica y la sincronización de las luces deben ser correctos, al igual que las señales que se envían a la cámara desde el software».

PCB personalizada

Stogger y HI ya habían trabajado juntos en la iluminación de invernaderos y campos deportivos. «Así que era lógico que volvieran a llamar a nuestra puerta», afirma Aubert Dupont. Pero tampoco es que Stogger tuviera esas lámparas en una estantería. «Ya habíamos desarrollado lámparas antes, pero no de ese tipo. Sí sabíamos que en los invernaderos también hay lámparas con la frecuencia deseada. Suele ser una mezcla de azul, rojo y rojo lejano, pero en este caso debía ser solo roja. Una vez que encontramos esa fórmula de luz, pudimos seguir desarrollando y produciendo la configuración».

Con todo, durante las primeras pruebas, los filtros colocados delante de las lámparas parecían romperse a los dos minutos debido al calor absorbido. Los expertos en fiabilidad de Holland Innovative solucionaron este problema tras configurar y realizar las pruebas de vida útil necesarias. El resultado fue un tiempo de exposición óptimo en el que los filtros no sufrieron daños con toda seguridad.

Pero eso no fue todo, puesto que para obtener resultados de medición fiables, las lámparas debían calibrarse de forma correcta para obtener una iluminación uniforme: las lámparas exteriores debían tener una potencia diferente a las interiores. Por lo tanto, el control también había que hacerlo por separado. «Un PLC estándar no funcionaría, pero afortunadamente, estoy acostumbrado a autoconstruir PCB personalizada». Y con eso, todo estaba listo para la entrega de la estructura ligera a Aninat y su equipo.

Rollo a rollo

Ahora que la máquina está en su sitio, hay que volver a TNO para determinar su funcionalidad. Aninat: «Espero que usemos esta nueva capacidad con frecuencia. Y siempre en la fase de desarrollo de un proyecto». TNO también está estudiando la posibilidad de adaptar esta configuración a aplicaciones específicas, como los largos módulos laminados rollo a rollo que se están desarrollando en la actualidad en TNO. ¿Podría servir también para otros desarrolladores de paneles solares? «Siempre podemos determinarlo en el futuro. Primero vamos a optimizarlo todo para nuestro propio uso».


- Fuente: Innovation Origins -

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