使用紅外線熱影像空拍太陽能電站是個熱門議題，尤其在歐洲已經逐漸成為電站驗收與維運的標準測試項目。因應這個趨勢，IEC也正在草擬熱影像檢測標準IEC62446-3，可見太陽能熱影像檢測已成為系統品質管控的必要測試。提供熱影像空拍的服務的顧問公司很多，例如2011年就開始開發熱影像空拍設備並提供服務的顧問公司Kitawa，太陽能驗證權威德國萊因TUV，對EL跟IR都頗有研究的太陽能顧問公司Fladung，連食安風暴時大出風頭的SGS也在做太陽能IR檢測。
台灣起步較慢，去年才開始有第一個IRUAV團隊提供熱影像空拍，接著PV Guider、工研院量測中心與德國萊因也都陸續開始提供熱影像空拍的服務。為什麼這個測試這麼受歡迎？到底熱影像能看到什麼問題？
很早就有人想到用紅外線攝影機做太陽能電站檢測，但是在地面拍攝時人的高度不夠，無法對著模組正面拍攝（偏斜拍攝誤差很大，後面會說明），而且大電站用人工拍攝需要很長時間。因此有人想到用直昇機空拍，當時人要在直昇機上用手持式紅外線（IR）攝影機拍攝（如下圖）。從照片可以看到直昇機飛得很低，人也要開著艙門拍攝，風險高之外成本也很高。
隨著無人機與IR攝影機的進步，現在大家都用無人機來拍攝，風險低成本低，拍攝效果也更好。才不過幾年的時間，當初在直昇機上拍攝是個酷炫的點子，現在跟無人機比起來竟顯得有點蠢。下圖是IRUAV的無人機拍攝電站的畫面，是不是輕便很多？
IR檢測什麼？
IR檢測是用紅外線攝影機擷取物體所發出的紅外輻射，然後由紅外輻射強度可以計算出每個位置的溫度。因此IR檢測主要就是檢查是否有溫度異常的現象，由溫度異常的狀態也可以推估各種太陽能系統的缺陷。以下舉幾個我們在IR檢測的經驗中，常見的缺陷案例。
廣義的熱斑是指模組內有局部高溫，該位置溫度遠高於其他位置（如下圖）。但是造成熱斑的原因很多，有些是「先天」的模組品質問題，有些是「後天」的安裝、維護造成的問題。要釐清問題，通常還需要借助其他工具做進一步檢測，例如用EL才能看到裂紋或更細的問題。
以下列舉幾種熱斑的例子給大家參考：
(1)短路熱斑：模組內有局部短路（如下圖）或有水滲入導致漏電，造成局部溫度上升。這張照片是已經發展到燒焦之後的情況，但是其實在這之前可能就已經存在微漏電造成的高溫，只是沒有用熱影像看不出問題，通常要到燒焦或玻璃破了人們才會發現問題。
這種局部短路的問題如果是模組出廠就有，電站驗收時用IR檢測可以找出。如果是後來才因為水滲入而短路，則要到定期維護檢測時才會發現。
(2)電池片熱斑：一般電池片的正面為負極，背面為正極，正負極之間僅隔著薄薄的電池片。如果正負極之間有絕緣不良的情況，就會導致正負極之間短路，而發生局部高溫（如下圖）。長期沒有發現的話，高溫會逐漸燒壞封裝材與背板（如下圖），進一步造成漏電問題。
這種缺陷通常是電池片的問題，少部份是串焊製程造成，在模組出廠時就存在於模組內，電站驗收時用IR檢測可以找出。
(3)電池片壞死區域造成熱斑：電池片隱裂會造成電流無法通過，嚴重時會形成壞死區域（下圖黑色部份）。當電池片裡面有壞死區域，電流就會集中到沒有壞死的區域，導致溫度高於其他電池片。
這種電池片壞死區域造成的高溫經過一段時間會逐漸使封裝材黃化，甚至燒穿背板（如下圖），進一步造成漏電問題。
電池片隱裂的原因比較複雜，有可能模組出廠的時候就有，也可能在運輸過程發生，也常見在安裝時踩踏造成，或者維運清洗時造成。如果安裝多年後才發現，通常難以判斷發生的原因。因為單純隱裂沒有造成壞死區域的話，不會發生高溫熱班，用IR檢測也看不到。等到隱裂逐漸成長造成壞死區域，才會開始有高溫現象出現。為了確認問題責任歸屬，最好在模組上架安裝前做一次EL抽測，安裝完成後驗收時對系統再做串列檢測，如此可以看到是否有初始隱裂存在，並且留下紀錄方便未來釐清責任。
順帶一提，這種電池片壞死區域會啟動接線盒裡的旁路二極體，讓其他串電池所發的電由旁路二極體通過，減少對這片隱裂電池片的傷害。這個機制是要保護模組不會因為熱斑現象而立即燒毀，但是有個副作用是旁路二極體通過電流時也會發熱，導致接線盒高溫。下圖熱影像照片裡就可以看到接線盒溫度特別高，那就是旁路二極體發熱的結果。如果這個現象長期不處理，有可能會導致旁路二極體燒毀，接著連接線盒跟模組一起燒毀（如下圖）。因此要早期發現盡快處理，以免造成更大的損失。
(4)遮陰造成的熱斑：鳥糞、樹葉等異物遮擋也會造成熱斑現象（如下動畫圖），發生的機制類似上面的壞死區域造成熱斑，也會引發旁路二極體啟動，造成二極體與接線盒的高溫。所幸異物遮蔽造成的熱斑很容易排除，把模組清潔乾淨就恢復正常了。重點是要早期發現，儘快處理，才能減少發電損失，也避免接線盒燒壞。
旁路二極體可能因為先天缺陷，或如前述長期處於高溫下，而發生損壞。通常損壞後會變成短路，導致模組裡的電池串自己形成一個迴路乾燒，從IR熱影像照片也可以看到這種缺陷（如下圖）。發生時整串電池片溫度都會上升，因此可以看到大面積的異常高溫。
另外一個IR檢測中常見的「有趣」現象，是整串模組溫度都高於其他串列（如下圖）。這是因為模組在開路狀態下溫度比較高，所以由熱影像可以看到沒有併接入電網的模組串列溫度偏高。問題是為什麼會有模組沒有併接？常常是因為施工過程中線路沒有整理好，施工人員漏接了部份串列。我們經常發現系統裝了兩三年，整串模組都沒有併網把電賣出去，直到我們檢測才發現。這對投資者來說一點都不「有趣」，這串模組等於白裝了，而且誇張的是這種情況還蠻常見，不是單一個案。提醒投資者不能只看到電費單上有進帳就滿足了，小心實際上少賺了很多而不自知。
IR檢測可以看到的缺陷還有很多，限於篇幅無法一一介紹。重點是所有缺陷都要及早發現，儘快排除，除了避免損失增加發電收入，更重要的是避免造成火災等更大的損失。
最後我們比較一下手持IR檢測與空拍的差異。下圖是一個人用手持式IR攝影機拍攝，因為人的高度無法從模組正面拍攝，導致拍攝模組上方的視角偏差很大，而模組下方則比較接近正面垂直拍攝。
拍攝的結果如下圖。紅外線影像在模組上半部以反射熱輻射為主，模組下方的熱影像才是真正模組溫度。由此可以看到角度偏差會對拍攝結果造成很大的影響，因此手持拍攝時要特別注意拍攝角度盡量接近模組正面。用空拍機從空中拍攝則沒有這個問題，可以從模組正面拍攝，而且拍攝速度比從地面拍快很多，500kW電站只要半個多小時就可以拍完，省了不少人力。
太陽能IR熱影像空拍已逐漸成為電站檢測的必要項目，因為IR檢測可以找到很多肉眼看不到的問題，而且檢測成本不高，算是CP值很高的檢測項目。不只國外將IR檢測列為標準測試，國內能源局與標準檢驗局正在規劃中的系統檢測驗證也將納入，對於電站品質提昇有很大幫助，是投資者的一大福音。
目前擔任：
2004年開始投入太陽光電技術研發，專長在太陽能模組技術與電站品質管控。