新型涂層可實現(xiàn)光伏板自清潔

灰塵是太陽能發(fā)電行業(yè)的隱形殺手之一。受周邊環(huán)境影響，數(shù)月積累的一層薄粉塵，就能讓光伏板發(fā)電效率下降5%至20%。在干旱或荒漠周邊區(qū)域，效率損耗甚至可達25%以上。

較嚴重的情況來自鳥類糞便與重度積塵，實驗室測試顯示，這類污染可令普通光伏板發(fā)電損耗高達44%。國際能源署估算，這種表面顆粒物堆積造成的積塵污染，每年給全球光伏行業(yè)造成數(shù)十億歐元的經(jīng)濟損失。

研發(fā)長效、低成本且環(huán)保的解決方案，已成為行業(yè)重點攻堅方向。目前，業(yè)界已推出機器人清潔系統(tǒng)及多種新型自清潔材料，均可提升光伏板使用效率。

在此研發(fā)方向下，科研人員近日研發(fā)出一款透明涂層。該涂層有望提升光伏板發(fā)電效率、降低運維工作量，同時降低光伏電站運維成本。

粉塵、污漬與鳥類排泄物都會影響太陽能板發(fā)電性能。人工清潔可能損壞板面、成本高昂，很多偏遠光伏電站還面臨后勤運維難題。

由赫瑞-瓦特大學牽頭研發(fā)的這款透明涂層，可涂刷在太陽能板玻璃表層，使其具備超疏水特性，即極強的拒水防污性能。

這款高疏水透明涂層，由一層超薄黏接底漆與疏水二氧化硅納米顆粒復合而成，材料固化后納米顆粒可牢牢附著在表面。顆粒形成的微觀粗糙結(jié)構(gòu)能鎖住表層空氣，雨水落在板面會凝成水珠順勢滾落，并帶走表面污垢。

涂層與水珠接觸面積極小，只需光伏板輕微傾斜或微風拂過，水珠便可自然滑落。滾落過程中會裹挾帶走沉積粉塵，原理如同雨水自動沖刷汽車擋風玻璃，無需人工擦拭清潔。

這款涂層經(jīng)久耐用、透光性良好，具備優(yōu)異的自清潔性能。在實際應用中，涂層不會遮擋光照、不減少光伏電池受光量，如同一層隱形涂料，防護同時不影響發(fā)電采光。

研發(fā)團隊的核心原則之一是摒棄全氟和多氟烷基物質(zhì)(即“永久化學物”)。這類含氟聚合物廣泛用于市面疏水涂層，會在自然環(huán)境與生物體內(nèi)持續(xù)富集、難以降解。

研發(fā)團隊最終選用二氧化硅作為替代原料。二氧化硅儲量豐富、成本低廉且環(huán)境友好，取材自砂石、石英等常見天然資源。相比含氟聚合物與稀有金屬氧化物，它的可持續(xù)性優(yōu)勢十分突出。

這項技術(shù)還有一大實用優(yōu)勢，該疏水涂層新舊光伏板均可適配涂刷。已建成的光伏電站、民居屋頂在用太陽能板，無需整體更換設(shè)備，就能直接加裝這款自清潔涂層實現(xiàn)升級。

目前該項研究已發(fā)表于《膠體和表面A輯：物理化學和工程領(lǐng)域》雜志，但距離大規(guī)模商用落地仍有不少工作需要推進。

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