用于薄膜光伏电池测量的高光谱系统研究
批准号:
62065003
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
36.0 万元
负责人:
杨晨
依托单位:
学科分类:
光谱信息学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
杨晨
中文摘要
薄膜光伏电池的性能与其空间物理特性分布密切关联,因此空间分辨的二维光谱成为分析电池不均匀性的重要手段。起源于遥感领域的高光谱技术,近年来被应用于薄膜电池的测量,并体现出快速、无损、及光照均匀等优势。若能按测量需求进一步改进系统,将更有利于制定提升器件性能与稳定性的优化方案。因此,本项目拟首先研究高光谱与光浴老化系统的实现与集成,以探索薄膜光伏电池的原位老化与观测方案;其次,将后处理算法应用于薄膜电池的高光谱数据,以筛选、优化适用的超分辨率算法,并明确算法对图像质量的改善程度;最后,借助计算机视觉技术,研究提取高光谱图像特征的自动化算法,以减少检测过程中的人工工作量。本研究旨在拓展薄膜光伏电池的原位老化分析手段,并为研究者提供快速而细节突出的空间分辨光谱图像。
英文摘要
Performance of thin film photovoltaic cells is closely related to their spatial physical distribution characteristics, so the spatially resolved two-dimensional spectrum becomes an important approach for analyzing the nonuniform characteristics. The hyperspectral technology which was originated in the field of remote sensing has been applied to the measurement of thin film batteries recently, and shows the advantages of fast, non-destructive, and uniform illumination during measurement. If the system can be further enhanced based on measurement requirements, it will be more conducive to develop optimization schemes for devices to improve their performance and stability. Therefore, the project firstly intends to study the implementation and integration of hyperspectral and light soak aging systems in order to explore in-situ aging and observation schemes for thin-film photovoltaic cells; Secondly, post-processing algorithms will be applied to hyperspectral data of the thin-film cells for selecting and optimizing corresponding super-resolution algorithms, and furtherly clarify how much image quality could be improved through algorithmic approaches; Finally, with computer vision technologies, automatic algorithms for hyperspectral image feature extraction will be studied to reduce manual workload in measurement process. The study aims to expand the in-situ aging analysis approaches for thin-film photovoltaic cells, and provide fast and spatially resolved spectral images with distinct details for researchers.
本研究聚焦于高光谱测量技术,特别是有源高光谱形式,该技术通过结合成像技术与光谱学,能够捕获物体的空间和光谱信息,生成高光谱数据立方体,其优势在于可通过无损方式获取样品的空间与频谱特征信息,广泛应用于成分识别及分类。. 项目背景在于当前高光谱成像系统在实际应用中面临的诸多挑战,如高成本、能量利用率低、照明均匀性差、缺乏三维成像结构以及分辨率低等问题。为此,研究团队基于有源高光谱方案,采用低成本、稳定性高的LED主动光源,设计了多种系统方案。. 研究主要内容涵盖通用高光谱检测系统、高光谱处理算法以及在P3HT/PBCM薄膜材料降解过程中的应用。系统方面,项目着重开发光源控制和混光/匀光系统,结合光路设计和光学模型分析,探索并实现了基于LED的新型有源高光谱光源。特别是提出了将二维高光谱拓展到三维的系统方案,流水照明的高光谱分光方案等,这些独辟蹊径的拓展为未来高光谱技术在更多应用场景中的拓展提供了新的思路。. 在算法设计上,项目结合传统方法与最新技术趋势,构建了高光谱图像分类和超分辨率算法,注重光谱与空间特征融合和建模。实验数据表明,新算法在精度和适应性上取得了显著进展。特别是研究揭示了迁移学习对高光谱图像超分辨率的重要性,通过伪数据生成的信道增强模块,模型在小样本条件下表现大幅提升。. 在样本测量方面,研究利用所开发的系统,成功获取了P3HT/PBCM光伏薄膜材料降解过程的原位高光谱图像数据,全面表征了材料的表面特征。结合神经网络算法的应用,研究实现了99.62%的图像分割准确率,并分析揭示了薄膜的退化规律。. 总之,本研究为有源高光谱技术的进一步研究与应用提供了不同的思路和方案,为未来在各领域中的广泛应用奠定了基础,并为其它光谱分析技术的创新应用提供了一定参考和借鉴。
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批准号:61604046
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:20.0万元
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批准年份:2016
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负责人:杨晨
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依托单位:
国内基金
海外基金