光伏發(fā)電是一種清潔能源,具有無枯竭、安全可靠,無噪聲,無污染、不受地域限制、建設(shè)周期短等優(yōu)點,所以全球光伏能源發(fā)展迅速,我國光伏行業(yè)增長勢頭尤為迅猛,自2007年起超越歐洲、日本,成為世界太陽能電池生產(chǎn)的第一大國。
數(shù)據(jù)來源:CPIA 圖1 我國光伏發(fā)電裝機情況
然而,太陽能光伏板的表面污染問題難以避免,會造成發(fā)電量逐年下降。據(jù)統(tǒng)計,光伏板由于污染的原因,歐洲地區(qū)年間發(fā)電量下降約9.3%,中國及東南亞地區(qū)等污染稍嚴(yán)重的地區(qū),發(fā)電量下降在10%以上。所以太陽能光伏板需要定期的人工清洗維護(hù),才能維持發(fā)電量不大幅度衰減。國內(nèi)光伏電站多建設(shè)在郊外地區(qū),特別是我國西北部日照充足、降雨量很少的地區(qū),在這些環(huán)境下的人工清潔難度較大且費用較高。而現(xiàn)有的人工清洗、機器清洗、高壓水清潔等方式,會對光伏板表面的“增透減反”涂層造成破壞而加快透光率衰減,所以利用自然條件抑制污染——光伏納米涂液,是太陽能光伏板防污的首選方式。
光伏納米涂液的作用原理是采用了二氧化硅分形組合技術(shù),以及混合了三氧化鎢和納米氧化錫,能在玻璃表面形成200納米以下的粗糙表面形貌(如下圖),同時產(chǎn)品中加入高耐化學(xué)性的鉑催化粒子和具有光催化活性的納米級二氧化鈦,涂層接觸角小于5°,所以施工過的光伏玻璃表面,具有增透、超親水抗污性、防靜電性和超強的耐候性。
圖2 超親水防靜電自清潔涂層微觀結(jié)構(gòu)
性能描述
光伏納米涂液具有以下性能特點:
1.防靜電:防止粉塵顆粒吸附在光伏板表面。大氣污染物中粉塵性顆粒,在無粘附物時,大多數(shù)依靠靜電吸附在光伏板表面,防靜電功能可使這些顆粒無法牢固吸附在涂層表面,在有風(fēng)的情況下,即可吹落粉塵性臟污。
圖3 光伏板的防靜電狀態(tài)(左)與 靜電狀態(tài)(右)
2.超親水自清潔功能:涂層的水接觸角小于5°,具有優(yōu)異的超親水性,雨水鋪展在涂層面,進(jìn)而滲入到污垢底部,將污垢沖走(如下示意圖)。
圖4 超親水自清潔作用示意圖
3.增透性:涂層固化后有較低折射率,可增加光透過率。光伏納米涂層的折射率約1.3,實際測試,有涂層的光伏板,透光率增加3%左右。
圖5 增透作用示意圖
4.耐候性:涂層固化后為純無機材料,耐候性能優(yōu)異。實驗室涂布施工的光伏板,經(jīng)過1000h的“QUV加速老化”和高溫高濕“雙85”的測試,其透光率也可保持初期施工時的狀態(tài)。
我們的光伏納米涂液結(jié)合了減反射增透、超親水自清潔和輻射致冷等三大技術(shù)特點。涂液固化后形成超薄的無機納米涂層,厚度約100納米,具備耐磨、耐候、防靜電等特性。這些特性顯著提升了光伏板的發(fā)電效率,并大幅度降低了運維清洗成本。經(jīng)過實驗室測試和多個光伏電站的實際應(yīng)用驗證,該涂層不僅能自動清潔,還能有效增加發(fā)電量,雨水充足時甚至可以實現(xiàn)免清洗維護(hù)。
盡管如此,目前光伏行業(yè)在推廣這一技術(shù)方面仍面臨諸多挑戰(zhàn)。無論是在光伏玻璃廠的前端還是運營維護(hù)端,材料與施工成本仍然是制約因素。然而,光伏板表面污染對發(fā)電量的影響已成為行業(yè)的痛點,隨著產(chǎn)品認(rèn)知的提升,以及材料與施工投入相對較小但帶來的發(fā)電量增益和免清洗維護(hù)的高產(chǎn)出,我們相信這一產(chǎn)品在光伏行業(yè)普及的時間已經(jīng)不遠(yuǎn)。