自清潔太陽能電池板有望在亞利桑那州、中東或火星的塵土環境中得到應用

加入我們的科學愛好者社群!

本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點


收集太陽能的最佳地點也是地球上和地球外一些最塵土飛揚的地方,這種困境導致電池將強烈的陽光轉化為可再生電力的效率降低。根據新的研究,解決方案是在太陽能電池上塗覆一層材料,使其能夠在排斥灰塵的電荷的幫助下自行驅除汙垢顆粒。

波士頓大學電氣與計算機工程系研究教授馬拉伊·馬祖姆德表示,每平方米 4 克灰塵層會使太陽能轉換效率降低 40%。為了便於理解,亞利桑那州的灰塵沉積量約為每月每平方米 17 克,而包括中東、澳大利亞和印度在內的許多其他適宜太陽能的地區的狀況更糟。馬祖姆德領導了這項研究,並在美國化學學會第 240 屆全國會議 (ACS) 上展示了研究結果,會議於週日舉行,會議連結


關於支援科學新聞報道

如果您喜歡這篇文章,請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱,您將有助於確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事能夠繼續存在。


馬祖姆德和他的同事開發了一種電動力透明螢幕,其製造方法是在玻璃或覆蓋太陽能電池板的透明塑膠片上沉積一種透明的、對電敏感的材料——氧化銦錫 (ITO)。當通電時,電極會產生靜電和介電電泳力的行波,將灰塵顆粒從表面抬起並輸送到螢幕邊緣。研究人員發現,透明螢幕可以在不到 60 秒的時間內去除 90% 的沉積灰塵。

部分原因是許多太陽能電池板都以一定角度放置——揚起的灰塵會自然脫落。雖然太陽能電池板通常放置在乾燥、空曠的地方,但研究人員希望他們的技術也能用於防止雨滴和泥漿粘附在太陽能電池板表面。

馬祖姆德和他的同事在 2004 年為美國能源部研究這個問題時,美國宇航局找到了他們。噴氣推進實驗室 (JPL) 正在尋找至少部分解決月球和火星上遇到的灰塵問題的方案,在這些地方,機器人和其他機械必須應對覆蓋其感測器和太陽能電池板的汙垢和碎屑。研究人員還在研究更多地面應用。

未來幾代防塵太陽能電池板可能會在其玻璃表面嵌入電極。這些電極就像最初的過濾器一樣,將由太陽能電池自身供電,因此它們必須以非常低的能量執行。感測器將監測面板表面的灰塵水平,並在灰塵濃度達到臨界水平時為表面通電。

馬祖姆德說,這種除塵技術也可能在可再生能源市場以外的領域得到應用。在乾燥、多塵地區起飛和降落的直升機可以從自清潔擋風玻璃中受益,實驗室和望遠鏡中使用的精密鏡頭也可以從中受益。

波士頓大學的研究只是對自清潔技術的最新嘗試。彼得·福布斯在2008 年 8 月的《大眾科學》雜誌上寫道,受到神聖的蓮花(Nelumbo nucifera)的啟發,儘管蓮花生長在泥濘的水中,但仍保持著原始狀態,“自清潔表面的革命正在進行中”。

其他幾種方法依賴於奈米技術。總部位於英國的玻璃製造商皮爾金頓自 2001 年以來一直在銷售其 ActivGlass,該產品具有透明二氧化鈦奈米塗層。麻省理工學院 (M.I.T.) 的 邁克爾·魯布納和羅伯特·科恩 正在與工業合作伙伴合作,將塗有奈米粒子的玻璃表面(特別是鏡子和擋風玻璃)商業化,這些奈米粒子可以防止起霧。

蒙古農村太陽能電池板安裝圖片由 Chinneeb 提供,來自維基共享資源

© .