太陽能是目前世界上最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉粗?。然而，?dāng)太陽能光伏板表面積聚灰塵和污垢后，日光穿透率與光電轉(zhuǎn)化效率將大大降低，24個(gè)月后效率損失可達(dá)30%。因此，太陽能光伏板需要定期清洗。

“讓太陽能光伏板產(chǎn)生‘荷葉效果’”

目前，太陽能光伏電站往往采用定期人工清洗的方式清潔光伏板表面。這種清洗方式操作規(guī)范難以統(tǒng)一，容易造成電池片隱裂、組件表面存在殘留水漬等問題，且人工成本高，增加運(yùn)營負(fù)擔(dān)。

“我們改進(jìn)的不是清潔技術(shù)，而是光伏板表面材料。”金名亮介紹，基于介電液晶高分子對(duì)電場的快速響應(yīng)原理，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種可在硅太陽能電池板表面形成的、具有可控表面微納構(gòu)形的液晶高分子薄層結(jié)構(gòu)，以改進(jìn)硅太陽能電池的表面性能，達(dá)到電池自清潔效果。

金名亮向記者展示了表面液晶高分子薄層的自清潔模擬視頻。通電后，原本平整的表面就變得凹凸不平，此時(shí)，光伏板表面的灰塵就會(huì)自動(dòng)脫落。“荷葉不沾水、不沾灰塵也正是表面分子的凹凸不平，我們就是讓太陽能光伏板產(chǎn)生‘荷葉效果’。”金名亮說。

光伏發(fā)電激活介電液晶高分子性能

“在不通電狀態(tài)下，液晶高分子按照一定取向排列，薄膜是平整的；通電后，液晶高分子就會(huì)‘樹立’起來，導(dǎo)致形成凹凸不平的表面。而光伏發(fā)電正好可以為液晶高分子狀態(tài)改變提供電力支持。”金名亮介紹，業(yè)界對(duì)此類液晶高分子聚合物的研究已有三、四十年的歷史。3年前，團(tuán)隊(duì)成員把液晶高分子的性能和光伏發(fā)電聯(lián)系到一起，就萌生了研發(fā)一種光伏自清潔玻璃涂層材料的想法。

過去幾年，該團(tuán)隊(duì)一直嘗試在液晶大分子的基礎(chǔ)上摻雜功能性小分子，并對(duì)不同材料搭配的光伏板進(jìn)行性能測試，以發(fā)揮材料的最優(yōu)性能。“根據(jù)測試，每次清潔只需要耗費(fèi)當(dāng)日發(fā)電量的30%。按照慣例，光伏板每月只需清潔1至2次。”金名亮說。

同時(shí)，針對(duì)戶外與實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的不同，該團(tuán)隊(duì)還要模仿戶外環(huán)境，對(duì)這種光伏自清潔玻璃涂層材料進(jìn)行紫外線、酸性等測試。金名亮表示，他們計(jì)劃在1年內(nèi)完成終試并引進(jìn)第二輪融資，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)化。

新材料費(fèi)用約是一年人工清潔成本

按照該團(tuán)隊(duì)的估計(jì)，一個(gè)50兆瓦的光伏發(fā)電廠一年需要約100萬元的清潔維護(hù)費(fèi)用。而這，正是發(fā)電廠采用自清潔材料所需的成本。“第二年開始，就無需再增加清潔維護(hù)成本。”金名亮說。

然而，目前這一新材料只能針對(duì)新建太陽能光伏發(fā)電項(xiàng)目，還無法實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有光伏板的技術(shù)改造。金名亮表示，把新材料匹配到已有光伏板上，是團(tuán)隊(duì)下一步目標(biāo)。

據(jù)金名亮估計(jì)，目前國內(nèi)光伏板清潔維護(hù)市場規(guī)模大概在100億元左右。“即使按照新建項(xiàng)目只占市場百分之一估計(jì)，每年的清潔維護(hù)也有上億元。”