南乌拉尔国立大学的科学家们找到了保护太阳能电池板免受灰尘影响的方法

南乌拉尔国立大学理工学院的科学家和研究生为一种防止太阳能电池板表面污染的装置申请了专利。该装置将提高个人太阳能板和大型发电厂太阳能电池板的发电效率。

过热、机械损坏、污染都可能导致太阳能组件性能下降,从而导致性能退化,需要进一步处理,这也是太阳能领域值得关注的一个问题。

发电厂、网络与供电系统系教授伊琳娜•基尔比奇尼科娃解释道:“在沙尘暴频发地区,太阳能组件的起尘问题尤为严重。即使是我们附近的微尘也会对太阳能组件的运行产生负面影响。一片落在模块表面的树叶已经在整个板块的某个区域形成了遮光层,从而降低了发电量。”

该装置安装在太阳能电池组件的顶部。它由一个电介质材料制成的框架组成,框架上平行放置着细导线,两根导线的电位分别为“正”和“负”。使用高压源在导线上施加6000伏至12000伏的电压。由于产生高压脉冲的电流只有几毫安,因此为框架供电几乎不需要输入其余能量。

电线可以水平或垂直排列,两种情况下的效率大致相同。尘埃粒子带有自然电荷,进入所开发设备的电场后,在物理和电力的作用下,其会被吸引到其中的一个电极上。如果粒子带正电,它就会被吸引至带负电的电极上,反之亦然。

发电厂、网络与供电系统系研究生瓦莱里娅•舍斯塔科娃说:“在选择设备的设计方案时,我们考虑了许多参数。例如,必须考虑到空气的电强度,以避免其被电击穿(自然界中指的是雷电)。导线直径的选择以太阳能组件的遮光率不超过6-8%为宜。电极间距离的参数需通过实验来确定。”

这样,灰尘颗粒就会沉积在保护装置上,而不会到达太阳能电池板的表面。当保护装置变脏时,可将其从太阳能电池板上取下,在自来水中清洗。自然晾干后,就可以再次使用了。

科学家们使用专用软件对板块表面的灰尘沉积过程进行了建模。在太阳能组件的最佳位置研究了高压装置保护的太阳能电池板的效率,该位置与我们地区的地理纬度相符——在该市一家工业企业中,位于灰尘源(一条土路)附近,角度为 55%。

实验研究表明,每个太阳能组件的防尘装置投资回收期可达8个月。该装置可弥补遮阳造成的组件发电损失,并减少清洗太阳能组件所需的清洁水消耗。

开发人员对在国民经济其他发展领域使用该装置的可能性十分关注(例如,在住房和公共服务领域保护窗玻璃不被灰尘覆盖)。此外,开发人员还提出了改进设计装置以及确定模式参数和所用材料的建议。

Екатерина Порошина, фото: архив Ирины Кирпичниковой
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