太阳能是目前世界上最具发展潜力的清洁能源之一。然而，当太阳能光伏板表面积聚灰尘和污垢后，日光穿透率与光电转化效率将大大降低，24个月后效率损失可达30%。因此，太阳能光伏板需要定期清洗。 “让太阳能光伏板产生‘荷叶效果’” 目前，太阳能光伏电站往往采用定期人工清洗的方式清洁光伏板表面。这种清洗方式操作规范难以统一，容易造成电池片隐裂、组件表面存在残留水渍等问题，且人工成本高，增加运营负担。 “我们改进的不是清洁技术，而是光伏板表面材料。”金名亮介绍，基于介电液晶高分子对电场的快速响应原理，团队设计了一种可在硅太阳能电池板表面形成的、具有可控表面微纳构形的液晶高分子薄层结构，以改进硅太阳能电池的表面性能，达到电池自清洁效果。 金名亮向记者展示了表面液晶高分子薄层的自清洁模拟视频。通电后，原本平整的表面就变得凹凸不平，此时，光伏板表面的灰尘就会自动脱落。“荷叶不沾水、不沾灰尘也正是表面分子的凹凸不平，我们就是让太阳能光伏板产生‘荷叶效果’。”金名亮说。 光伏发电激活介电液晶高分子性能 “在不通电状态下，液晶高分子按照一定取向排列，薄膜是平整的；通电后，液晶高分子就会‘树立’起来，导致形成凹凸不平的表面。而光伏发电正好可以为液晶高分子状态改变提供电力支持。”金名亮介绍，业界对此类液晶高分子聚合物的研究已有三、四十年的历史。3年前，团队成员把液晶高分子的性能和光伏发电联系到一起，就萌生了研发一种光伏自清洁玻璃涂层材料的想法。 过去几年，该团队一直尝试在液晶大分子的基础上掺杂功能性小分子，并对不同材料搭配的光伏板进行性能测试，以发挥材料的最优性能。“根据测试，每次清洁只需要耗费当日发电量的30%。按照惯例，光伏板每月只需清洁1至2次。”金名亮说。 同时，针对户外与实验室环境的不同，该团队还要模仿户外环境，对这种光伏自清洁玻璃涂层材料进行紫外线、酸性等测试。金名亮表示，他们计划在1年内完成终试并引进第二轮融资，实现项目产业化。 新材料费用约是一年人工清洁成本 按照该团队的估计，一个50兆瓦的光伏发电厂一年需要约100万元的清洁维护费用。而这，正是发电厂采用自清洁材料所需的成本。“第二年开始，就无需再增加清洁维护成本。”金名亮说。 然而，目前这一新材料只能针对新建太阳能光伏发电项目，还无法实现对现有光伏板的技术改造。金名亮表示，把新材料匹配到已有光伏板上，是团队下一步目标。 据金名亮估计，目前国内光伏板清洁维护市场规模大概在100亿元左右。“即使按照新建项目只占市场百分之一估计，每年的清洁维护也有上亿元。” |
