研究人员开发出一种新方法来去除太阳能电池板上的灰尘

 
内盖夫本古里安大学的研究人员从荷叶的自洁特性中汲取了灵感，为微观力和机理提供了新的视角，可以对其进行优化以去除太阳能电池板的灰尘以保持效率和光吸收。新技术去除了98%的灰尘颗粒。
在Langmuir上发表的一项新研究中，研究人员证实，改变太阳能电池板的表面特性可以大大减少表面上残留的灰尘量，并显着提高沙漠中太阳​​能收集应用的潜力。
太阳能电池板上的灰尘附着是通过光伏电池和太阳能集热器收集能量的主要挑战。必须采用新的解决方案，以在灰尘密度较高的地区(例如以色列的内盖夫沙漠)保持最大的收集效率。
“在自然界中，我们观察到荷叶由于其具有纳米纹理的表面以及一层薄薄的疏水疏水蜡层而无灰尘和病原体，”来自德国杜塞尔多夫BGU扎克伯格水研究所的硕士生Tabea Heckenthaler说研究，雅各布·布劳斯坦的沙漠研究所。 “在沙漠中，灰尘会积聚在太阳能电池的表面，并且需要不断进行清洁，这是劳动密集型的，因此我们正在尝试模仿太阳能电池上的这种行为。”
研究人员探索了修饰硅基板(Si)的效果，这种基板可用于光伏电池，以模仿荷叶的自清洁特性，因为水可以滚动荷叶并去除污染物。
众所周知，超疏水性降低了水滴与表面之间的摩擦，从而使水滴从表面滑落干净的颗粒。但是，尚未完全了解在自清洁机制中将颗粒附着在表面上或从表面上分离下来的力以及纳米纹理对这些力的影响。
为了阐明这些力以及纳米纹理对它们的影响，研究人员准备了四个与太阳能电池板相关的硅基样品：(1)光滑的亲水表面(2)纳米纹理的亲水表面和(3)光滑疏水的(4)纳米纹理的疏水表面。这是通过湿化学蚀刻表面以在表面上创建纳米线并另外施加疏水涂层来实现的。
颗粒去除率从亲水性光滑Si晶圆上的41%增加到超疏水Si基纳米纹理化表面上的98%。研究人员通过使用原子力显微镜测量微米大小的颗粒与平坦和纳米结构化基材的粘附力，证实了这些结果。他们发现在水中的附着力降低了30倍。
Heckenthaler说：“我们确定增加的颗粒去除的原因不是液滴与超疏水表面之间的低摩擦。” “相反，是力的增加使颗粒从表面脱离。我们使用的实验方法和得出的颗粒去除标准可用于设计具有不同化学性质和/或质地的自清洁表面。”