Атмосферска прашина је један од кључних фактора који утичу на ефикасност производње соларне енергије. Загађење прашином ће у великој мери смањити производњу електричне енергије у фотонапонским електранама, за коју се процењује да је најмање 5 одсто годишње. Ако се очекује да ће глобални инсталирани капацитет достићи око 500 ГВ 2020. године, годишња производња електричне енергије ће бити смањена због прашине. Економски губитак изазван обимом биће чак 5 милијарди америчких долара. Како инсталирана база електрана настави да расте, овај губитак ће постати озбиљнији – када глобални инсталирани капацитет буде око 1400 ГВ 2030. године, очекује се да ће економски губитак изазван прашином бити чак 13 милијарди америчких долара.
01
температурни ефекат
Тренутно, фотонапонске електране углавном користе модуле соларних ћелија на бази силикона{{0}}, који су веома осетљиви на температуру. Са акумулацијом прашине на површини модула, отпор преноса топлоте фотонапонских модула се повећава и они постају слој топлотне изолације на фотонапонским модулима, утичући на њихово одвођење топлоте. . Студије су показале да температура соларне ћелије расте за 1 степен, а излазна снага опада за око 0,5 процената. Поред тога, када је батеријски модул изложен сунчевој светлости дуже време, покривени део се загрева много брже од непокривеног дела, што доводи до изгорених тамних мрља када је температура превисока. У нормалним условима осветљења, засенчени део панела ће се променити из јединице за производњу енергије у јединицу за потрошњу енергије, а засенчена фотонапонска ћелија ће постати отпорник оптерећења који не производи електричну енергију, трошећи енергију коју генерише повезана батерија, која је, генерисање топлоте, што је ефекат вруће тачке. Овај процес ће погоршати старење панела батерије, смањити излаз и узроковати прегоревање компоненти у тешким случајевима.
02
ефекат оклузије
Прашина се лепи на површину панела батерије, која ће блокирати, апсорбовати и рефлектовати светлост, од којих је најважније блокирање светлости. Ефекат рефлексије, апсорпције и сенчења честица прашине на светлост утиче на апсорпцију светлости фотонапонских панела, чиме утиче на ефикасност фотонапонске производње енергије. Прашина таложена на површини{0}}које прима светлост компоненти панела ће прво смањити пропусност светлости површине панела; друго, угао упада неког светла ће се променити, узрокујући да се светлост неравномерно шири у стакленом поклопцу. Студије су показале да је под истим условима излазна снага чистих компоненти панела за најмање 5 процената већа од оне модула запрљања, а што је већа количина прљавштине, то је већи пад излазних перформанси модула.
03
Ефекти корозије
Површина фотонапонских панела је углавном од стакла, а главне компоненте стакла су силицијум и кречњак. Када је влажна кисела или алкална прашина причвршћена на површину стакленог поклопца, компоненте стакленог поклопца могу реаговати са киселином или алкалијом. Како се време стакла у киселој или алкалној средини повећава, површина стакла ће се полако еродирати, што ће резултирати формирањем удубљења и удубљења на површини, што резултира дифузном рефлексијом светлости на површини покривне плоче, а уједначеност ширења у стаклу је уништена. , што је грубља покривна плоча фотонапонског модула, то је мања енергија преломљене светлости, а стварна енергија која достиже површину фотонапонске ћелије се смањује, што резултира смањењем производње енергије фотонапонске ћелије. А грубе, лепљиве површине са остацима лепка имају тенденцију да акумулирају више прашине него глатке површине. Штавише, сама прашина ће такође привући прашину. Једном када почетна прашина постоји, то ће довести до веће акумулације прашине и убрзати слабљење производње енергије фотонапонских ћелија.
04
Теоријска анализа чишћења прашине
Стаклена површина фотонапонских модула постављених напољу може заробити и акумулирати честице прашине, формирајући покривач прашине који спречава улазак светлости у ћелије. Гравитација, ван дер Валсове силе и силе електростатичког поља доприносе акумулацији прашине. Честице прашине не само да снажно ступају у интеракцију са фотонапонском стакленом површином, већ и међусобно делују. Чишћење прашине значи уклањање прашине са површине панела. Да бисте уклонили прашину на површини плоче батерије, потребно је превазићи приањање између прашине и плоче батерије. Прашина на плочи батерије има одређену дебљину. Када га чистите, паралелно оптерећење, оптерећење под одређеним углом (или вертикално) у односу на плочу батерије или ротирајући обртни момент може се применити на слој прашине како би се уништила адхезија између прашине и плоче батерије. Ефекат адитива, чиме се уклања прашина.
к—оптерећење паралелно са плочом батерије; Ф—оптерећење под одређеним углом или управно на плочу батерије; М — ротациони момент примењен на слој прашине
За уклањање честица прашине потребно је савладати тангенцијалну силу приањања и нормалну силу приањања честица прашине. Нормална сила пријањања је сила приањања између честица прашине и плоче батерије, а тангенцијална сила приањања је релативно мала и генерално се може занемарити. . Ако се прашина уклони из вертикалног правца, потребно је само превазићи нормалну силу приањања, као што је чишћење водом, процес влажења честица прашине, углавном да се превазиђе нормална сила пријањања. Када се вода очисти, међумолекуларно растојање се углавном повећава, што смањује ван дер Валсову привлачност и ствара узгону, а превазилази ван дер Валсову силу и гравитацију силе адхезије честица прашине. Додавање сурфактанта води чини ефекат израженијим, а такође генерише снажну електростатичку силу која уклања прашину са панела. Тангенцијална сила приањања такође мора да се превазиђе када се честице прашине померају у односу на плочу батерије.