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本世紀(jì)以來,光電轉(zhuǎn)換技術(shù)發(fā)展迅猛,光電轉(zhuǎn)換效率在經(jīng)歷了早期迅速提升后,由于已逐漸接近理論極限值,突破性技術(shù)的研發(fā)速度已進(jìn)入平穩(wěn)期。在這種情況下,其他因素對(duì)組件發(fā)電效率和發(fā)電量的影響逐漸凸顯。其中,灰塵遮擋對(duì)組件的影響逐漸成為一個(gè)重要的研究課題。光伏組件自清潔技術(shù)在此背景下應(yīng)運(yùn)而生。
自清潔技術(shù)是指具備自我凈化清潔能力的技術(shù),這項(xiàng)技術(shù)的研究最早開展于上個(gè)世紀(jì)七、八十年代,通常以玻璃、瓷磚、水泥等等建筑材料為載體。在光伏領(lǐng)域的應(yīng)用,主要是在光伏組件用玻璃面板表面使用自清潔技術(shù),使玻璃發(fā)生物理或化學(xué)反應(yīng),從而不再需要通過傳統(tǒng)的人工擦洗方法,而在自然雨水的沖刷下達(dá)到清潔狀態(tài)。自清潔技術(shù)的載體為光伏組件玻璃面板,自清潔材料以“膜層”或“涂層”的狀態(tài)與玻璃進(jìn)行結(jié)合,呈現(xiàn)自清潔效果。具備這種自清潔能力的玻璃業(yè)界稱為“自清潔玻璃”,安裝這種玻璃的組件為“自清潔組件”。
自清潔技術(shù)分類
自清潔技術(shù)的分類主要是按照其侵潤(rùn)性,可分為超親水性自清潔玻璃和超疏水性自清潔玻璃。
超親水和超疏水的區(qū)別如下圖所示:
由上圖可知,WCA為固體表面與水的接觸角,接觸角大于90°時(shí)為疏水性表面,當(dāng)水在固體表面的接觸角小于90°時(shí),我們稱其為親水性表面,普通玻璃與水的接觸角為30°~40°,所以玻璃很容易形成水珠,并且水珠不易滑落,在水干燥過程中,又極易吸附空氣中的灰塵,干燥后形成水痕,長(zhǎng)期積累形成污垢。
當(dāng)使用某種技術(shù),使接觸角大于150°時(shí)為超疏水表面,通過涂層表面乳突納米結(jié)構(gòu)使水滴極易從玻璃表面滾落,形成我們俗稱的“荷葉效應(yīng)”。反之,小于5°時(shí)為超親水表面。水滴落在玻璃表面后,均勻的鋪展開,和玻璃表面達(dá)到最大接觸面積,在重力作用下更易帶走大片的污染物。這樣用更少的清水或雨水就可以將光伏組件表面的灰塵、沙土清除。
目前,市場(chǎng)上所使用的技術(shù)絕大多數(shù)為疏水技術(shù),疏水技術(shù)雖能實(shí)現(xiàn)一定程度的自清潔效果,但存在以下兩點(diǎn)普遍問題:
1、通過改變材料表面納米形貌使膜層疏水,疏油性卻不好,而電站現(xiàn)場(chǎng)很多灰塵和污染物都含有油性物質(zhì),油性物質(zhì)極易粘附在玻璃表面。同時(shí),由于涂層表面疏水,下雨或沖洗時(shí),水又很難和大面積的油性物質(zhì)接觸而將其帶走。因此,疏水膜層通常具有較差的自清潔能力。
2、多年來業(yè)界一直公認(rèn)疏水基團(tuán)非常容易與環(huán)境作用,在半年內(nèi)逐漸失去疏水效果,無法保證長(zhǎng)期使用壽命,從而無法保證真正意義上的自清潔效果,不如親水性材料。
超親水自潔涂料
超親水自潔涂料又分為納米二氧化鈦型超親水自潔涂料和無機(jī)納米硅超親水自潔涂料。
納米二氧化鈦型超親水自潔涂料,其特點(diǎn)是超親水、防油污、防霉抗菌,其缺點(diǎn)是納米二氧化鈦必須要有陽光照射更準(zhǔn)確的說是要太陽光中的紫外線的激發(fā)才可以起作用,所以它對(duì)陽光的依賴性很大,在晚上、陰雨天或者建筑物的背光面效果都不好,由于納米二氧化鈦的強(qiáng)氧化性,它也不能使用在有機(jī)物表面。
無機(jī)納米硅超親水自潔涂料,其特點(diǎn)是超親水、防靜電(防灰塵)、防霉抗菌、施工簡(jiǎn)單易學(xué)、常溫急速干燥(5分鐘內(nèi))、一次施工5年長(zhǎng)期有效。
自清潔技術(shù)能夠幫助組件提高發(fā)電量,顯著提高電站收益水平,但是,并不是所有的自清潔技術(shù)均能達(dá)到光伏組件的使用要求,請(qǐng)業(yè)主和組件廠在選擇過程中注重考察自清潔產(chǎn)品的可靠性、自清潔效果,以及是否會(huì)對(duì)玻璃透光率產(chǎn)生不良影響。