Атмосферният прах е един от ключовите фактори, засягащи ефективността на производството на слънчева енергия. Замърсяването с прах значително ще намали производството на енергия на фотоволтаични електроцентрали, което се оценява на най-малко 5% годишно. Ако се очаква глобалният инсталиран капацитет да достигне около 500GW през 2020 г., годишното производство на електроенергия ще бъде намалено поради прах. Икономическата загуба, причинена от обема, ще бъде по-висока от 5 милиарда щатски долара. Тъй като инсталираната база от електроцентрали продължава да расте, тази загуба ще стане по-сериозна – когато глобалният инсталиран капацитет е около 1400GW през 2030 г., икономическата загуба, причинена от прах, се очаква да бъде толкова висока, колкото 13 милиарда щатски долара.
01
температурен ефект
Към настоящия момент фотоволтаични електроцентрали използват най-вече соларни клетъчни модули на силициева основа, които са много чувствителни към температурата. С натрупването на прах на повърхността на модулите се увеличава устойчивостта на топлопрехвърляне на фотоволтаични модули и те се превръщат в топлоизолационния слой върху фотоволтаични модули, влияещи върху разсейването им на топлината. . Проучванията показват, че температурата на слънчевите клетки се повишава с 1°C, а изходната мощност намалява с около 0,5%. Освен това, когато модулът на батерията е изложен на слънчева светлина за дълго време, покритата част се загрява много по-бързо от непокритата част, което води до изгорели тъмни петна, когато температурата е твърде висока. При нормални условия на осветяване сенчестата част на панела ще се промени от блок за производство на енергия в единица за консумация на енергия, а сенчестата фотоволтаична клетка ще се превърне в товарен резистор, който не генерира електричество, консумирайки мощността, генерирана от свързаната батерия, т.е. генериране на топлина, която е ефектът на горещото петно. Този процес ще влоши стареенето на панела на батерията, ще намали изхода и ще накара компонентите да изгорят в тежки случаи.
02
оклусионен ефект
Прахът се придържа към повърхността на панела на батерията, който ще блокира, абсорбира и отразява светлината, най-важната от които е блокирането на светлината. Отражението, абсорбцията и засенчвания ефект на праховите частици върху светлината влияе върху усвояването на светлината от фотоволтаични панели, като по този начин се отразява на ефективността на фотоволтаичното производство на енергия. Прахът, отложен върху светлоповърхността на компонентите на панела, първо ще намали светлинната предавателност на повърхността на панела; второ, ъгълът на инцидента на някаква светлина ще се промени, което ще причини неравномерно разпространение на светлината в стъкления капак. Проучванията показват, че при същите условия изходната мощност на компонентите на чистия панел е най-малко с 5% по-висока от тази на фаулиращите модули, а колкото по-голямо е количеството фаулиране, толкова по-голям е спадът в производителността на изхода на модула.
03
Корозия Ефекти
Повърхността на фотоволтаични панели е предимно изработена от стъкло, а основните компоненти на стъклото са силициев диоксид и варовик. Когато мокър кисел или алкален прах е прикрепен към повърхността на стъкления капак, компонентите на стъкления капак могат да реагират с киселина или алкали. Тъй като времето на стъклото в кисела или алкална среда се увеличава, повърхността на стъклото ще бъде бавно ерозирана, което ще доведе до образуването на ями и ями на повърхността, което води до дифузно отразяване на светлината върху повърхността на покривната плоча и се унищожава еднородността на размножаването в стъклото. , колкото по-груба е покривната плоча на фотоволтаичния модул, колкото по-малка е енергията на огнеупорната светлина, а действителната енергия, достигаща повърхността на фотоволтаична клетка, намалява, което води до намаляване на генерирането на енергия на фотоволтаична клетка. И груби, лепкави повърхности с лепило остатък са склонни да се натрупват повече прах от по-гладки повърхности. Освен това, самият прах също ще привлече прах. След като първоначалният прах съществува, той ще доведе до повече натрупване на прах и ще ускори атенюацията на фотоволтаична клетъчна мощност производство.
04
Теоретичен анализ на прахопочистването
Стъклената повърхност на фотоволтаични модули, поставени на открито, може да залови и натрупа прахови частици, образувайки прахово покритие, което блокира навлизането на светлината в клетките. Гравитацията, ван дер Waals сили, и електростатично поле сили всички допринасят за натрупване на прах. Праховите частици не само взаимодействат силно с фотоволтаична стъклена повърхност, но и взаимодействат помежду си. За почистване на праха е да премахнете праха от повърхността на панела. За да се отстрани прахът на повърхността на таблото на батерията, е необходимо да се преодолее сцеплението между праха и таблото на батерията. Прахът върху плочата на батерията има определена дебелина. При почистването му може да се приложи паралелно натоварване, натоварване под определен ъгъл (или вертикално) към плочата на батерията или въртящ момент да се приложи върху прахопласта, за да се унищожи сцеплението между праха и плочата на батерията. Адитивно действие, като по този начин се отстранява прах.
q—натоварването, успоредно на плочата на батерията; F—натоварването под определен ъгъл или перпендикулярно на плочата на батерията; M—моментът на въртене, приложен върху прахопласта
За отстраняването на праховите частици е необходимо да се преодолее тангенциалната сила на сцепление и нормалната сила на сцепление на праховите частици. Нормалната сила на сцепление е силата на сцепление между праховите частици и плочата на батерията, а тангенциалната сила на сцепление е сравнително малка и като цяло може да бъде пренебрегната. . Ако прахът се извади от вертикалната посока, е необходимо само да се преодолее нормалната сила на сцепление, като почистване с вода, процеса на намокрено прахови частици, главно за преодоляване на нормалната сила на сцепление. Когато водата се почиства, междумолекулното разстояние се увеличава главно, което намалява привличането на ван дер Ваалс и произвежда плаваемост, и преодолява силата на ван дер Ваалс и гравитацията на силата на сцепление на праховите частици. Добавянето на повърхностноактивно вещество към водата прави ефекта по-изразен, а също така генерира силна електростатична сила, която премахва праха от панелите. Тангенциалната сила на сцепление също трябва да бъде преодоляна, когато частиците прах се движат спрямо плочата на батерията.