Debu atmosfer adalah salah satu faktor kunci yang mempengaruhi efisiensi pembangkit listrik tenaga surya. Polusi debu akan sangat mengurangi pembangkit listrik pembangkit listrik fotovoltaik, yang diperkirakan setidaknya 5% per tahun. Jika kapasitas terpasang global diperkirakan akan mencapai sekitar 500GW pada tahun 2020, pembangkit listrik tahunan akan berkurang karena debu. Kerugian ekonomi yang disebabkan oleh volume akan mencapai 5 miliar dolar AS. Karena basis pembangkit listrik yang terpasang terus tumbuh, kerugian ini akan menjadi lebih serius - ketika kapasitas terpasang global sekitar 1400GW pada tahun 2030, kerugian ekonomi yang disebabkan oleh debu diperkirakan mencapai 13 miliar dolar AS.
01
efek suhu
Saat ini, pembangkit listrik fotovoltaik sebagian besar menggunakan modul sel surya berbasis silikon, yang sangat sensitif terhadap suhu. Dengan akumulasi debu di permukaan modul, ketahanan perpindahan panas modul fotovoltaik meningkat, dan mereka menjadi lapisan insulasi panas pada modul fotovoltaik, mempengaruhi disipasi panasnya. . Penelitian telah menunjukkan bahwa suhu sel surya naik 1 ° C, dan daya output menurun sekitar 0,5%. Selain itu, ketika modul baterai terkena sinar matahari untuk waktu yang lama, bagian yang tertutup memanas jauh lebih cepat daripada bagian yang tidak tertutup, menghasilkan bintik-bintik gelap yang terbakar ketika suhu terlalu tinggi. Dalam kondisi pencahayaan normal, bagian panel yang teduh akan berubah dari unit pembangkit listrik menjadi unit konsumsi daya, dan sel fotovoltaik yang teduh akan menjadi resistor beban yang tidak menghasilkan listrik, mengkonsumsi daya yang dihasilkan oleh baterai yang terhubung, yaitu menghasilkan panas, yang merupakan efek hot spot. Proses ini akan memperburuk penuaan panel baterai, mengurangi output, dan menyebabkan komponen terbakar dalam kasus yang parah.
02
efek oklusi
Debu menempel pada permukaan panel baterai, yang akan menghalangi, menyerap, dan memantulkan cahaya, yang paling penting adalah pemblokiran cahaya. Efek refleksi, penyerapan dan naungan partikel debu pada cahaya mempengaruhi penyerapan cahaya oleh panel fotovoltaik, sehingga mempengaruhi efisiensi pembangkit listrik fotovoltaik. Debu yang disimpan pada permukaan penerima cahaya komponen panel pertama-tama akan mengurangi transmisi cahaya permukaan panel; kedua, sudut insiden beberapa cahaya akan berubah, menyebabkan cahaya menyebar tidak merata di penutup kaca. Penelitian telah menunjukkan bahwa dalam kondisi yang sama, daya output komponen panel bersih setidaknya 5% lebih tinggi daripada modul fouling, dan semakin tinggi jumlah fouling, semakin besar penurunan kinerja output modul.
03
Efek Korosi
Permukaan panel fotovoltaik sebagian besar terbuat dari kaca, dan komponen utama kaca adalah silika dan batu kapur. Ketika debu asam atau basa basah melekat pada permukaan penutup kaca, komponen penutup kaca dapat bereaksi dengan asam atau alkali. Seiring waktu kaca di lingkungan asam atau basa meningkat, permukaan kaca akan perlahan terkikis, mengakibatkan pembentukan lubang dan lubang di permukaan, menghasilkan pantulan cahaya yang menyebar di permukaan pelat penutup, dan keseragaman propagasi di kaca dihancurkan. , semakin kasar pelat penutup modul fotovoltaik, semakin kecil energi cahaya yang dibiaskan, dan energi aktual yang mencapai permukaan sel fotovoltaik menurun, mengakibatkan penurunan pembangkit listrik sel fotovoltaik. Dan permukaan kasar dan lengket dengan residu perekat cenderung menumpuk lebih banyak debu daripada permukaan yang lebih halus. Selain itu, debu itu sendiri juga akan menarik debu. Setelah debu awal ada, itu akan menyebabkan lebih banyak akumulasi debu dan mempercepat pelengan pembangkit listrik sel fotovoltaik.
04
Analisis Teoritis Pembersihan Debu
Permukaan kaca modul fotovoltaik yang ditempatkan di luar ruangan dapat menjebak dan menumpuk partikel debu, membentuk penutup debu yang menghalangi cahaya memasuki sel. Gravitasi, gaya van der Waals, dan gaya medan elektrostatik semuanya berkontribusi terhadap akumulasi debu. Partikel debu tidak hanya berinteraksi kuat dengan permukaan kaca fotovoltaik, tetapi juga berinteraksi satu sama lain. Untuk membersihkan debu adalah menghilangkan debu dari permukaan panel. Untuk menghilangkan debu di permukaan papan baterai, perlu untuk mengatasi adhesi antara debu dan papan baterai. Debu pada pelat baterai memiliki ketebalan tertentu. Saat membersihkannya, beban paralel, beban pada sudut tertentu (atau vertikal) ke pelat baterai, atau torsi berputar dapat diterapkan pada lapisan debu untuk menghancurkan adhesi antara debu dan pelat baterai. Efek aditif, sehingga menghilangkan debu.
q—beban sejajar dengan pelat baterai; F— beban pada sudut tertentu atau tegak lurus dengan pelat baterai; M—momen rotasi diterapkan pada lapisan debu
Untuk menghilangkan partikel debu, perlu untuk mengatasi gaya adhesi tangensial dan gaya adhesi normal partikel debu. Gaya adhesi normal adalah gaya adhesi antara partikel debu dan pelat baterai, dan gaya adhesi tangensial relatif kecil dan umumnya dapat diabaikan. . Jika debu dikeluarkan dari arah vertikal, hanya perlu untuk mengatasi gaya adhesi normal, seperti pembersihan dengan air, proses pembasahan partikel debu, terutama untuk mengatasi gaya adhesi normal. Ketika air dibersihkan, jarak antarmolekul terutama meningkat, yang mengurangi daya tarik van der Waals dan menghasilkan daya apung, dan mengatasi gaya van der Waals dan gravitasi gaya adhesi partikel debu. Menambahkan surfaktan ke air membuat efek lebih jelas, dan juga menghasilkan gaya elektrostatik yang kuat yang menghilangkan debu dari panel. Gaya adhesi tangensial juga harus diatasi ketika partikel debu bergerak relatif terhadap pelat baterai.