Bụi trong khí quyển là một trong những yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu quả sản xuất năng lượng mặt trời. Ô nhiễm bụi sẽ làm giảm đáng kể việc sản xuất điện của các nhà máy điện quang điện, ước tính ít nhất 5% mỗi năm. Nếu công suất lắp đặt toàn cầu dự kiến đạt khoảng 500GW vào năm 2020, sản lượng điện hàng năm sẽ giảm do bụi. Thiệt hại kinh tế gây ra bởi khối lượng sẽ lên tới 5 tỷ đô la Mỹ. Khi cơ sở lắp đặt của các nhà máy điện tiếp tục phát triển, sự mất mát này sẽ trở nên nghiêm trọng hơn - khi công suất lắp đặt toàn cầu là khoảng 1400GW vào năm 2030, thiệt hại kinh tế do bụi gây ra dự kiến sẽ lên tới 13 tỷ đô la Mỹ.
01
hiệu ứng nhiệt độ
Hiện nay, các nhà máy điện quang điện chủ yếu sử dụng các mô-đun pin mặt trời dựa trên silicon, rất nhạy cảm với nhiệt độ. Với sự tích tụ bụi trên bề mặt của các mô-đun, khả năng chống truyền nhiệt của các mô-đun quang điện được tăng lên và chúng trở thành lớp cách nhiệt trên các mô-đun quang điện, ảnh hưởng đến sự tản nhiệt của chúng. . Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng nhiệt độ pin mặt trời tăng 1 ° C và công suất đầu ra giảm khoảng 0,5%. Ngoài ra, khi mô-đun pin tiếp xúc với ánh sáng mặt trời trong một thời gian dài, phần được che phủ nóng lên nhanh hơn nhiều so với phần không được phát hiện, dẫn đến các đốm đen bị cháy khi nhiệt độ quá cao. Trong điều kiện chiếu sáng bình thường, phần bóng của bảng điều khiển sẽ thay đổi từ một đơn vị phát điện thành một đơn vị tiêu thụ điện năng, và tế bào quang điện bóng râm sẽ trở thành một điện trở tải không tạo ra điện, tiêu thụ năng lượng được tạo ra bởi pin được kết nối, nghĩa là tạo ra nhiệt, đó là hiệu ứng điểm nóng. Quá trình này sẽ làm trầm trọng thêm sự lão hóa của bảng điều khiển pin, giảm đầu ra và khiến các thành phần bị cháy trong trường hợp nghiêm trọng.
02
hiệu ứng tắc nghẽn
Bụi bám vào bề mặt của bảng điều khiển pin, sẽ chặn, hấp thụ và phản xạ ánh sáng, trong đó quan trọng nhất là chặn ánh sáng. Hiệu ứng phản xạ, hấp thụ và che bóng của các hạt bụi trên ánh sáng ảnh hưởng đến sự hấp thụ ánh sáng của các tấm quang điện, do đó ảnh hưởng đến hiệu quả của việc phát điện quang điện. Bụi lắng đọng trên bề mặt nhận ánh sáng của các thành phần bảng điều khiển trước hết sẽ làm giảm sự truyền ánh sáng của bề mặt bảng điều khiển; thứ hai, góc sự cố của một số ánh sáng sẽ thay đổi, khiến ánh sáng lan truyền không đồng đều trong nắp kính. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng trong cùng điều kiện, công suất đầu ra của các thành phần bảng điều khiển sạch cao hơn ít nhất 5% so với các mô-đun làm bẩn và số lượng bẩn càng cao, hiệu suất đầu ra mô-đun càng giảm.
03
Hiệu ứng ăn mòn
Bề mặt của các tấm quang điện chủ yếu được làm bằng thủy tinh, và các thành phần chính của thủy tinh là silica và đá vôi. Khi bụi axit hoặc kiềm ướt được gắn vào bề mặt của nắp kính, các thành phần của nắp kính có thể phản ứng với axit hoặc kiềm. Khi thời gian của thủy tinh trong môi trường axit hoặc kiềm tăng lên, bề mặt của kính sẽ bị xói mòn từ từ, dẫn đến sự hình thành các hố và hố trên bề mặt, dẫn đến sự phản xạ lan tỏa của ánh sáng trên bề mặt của tấm che, và sự đồng nhất của sự lan truyền trong kính bị phá hủy. , tấm bìa của mô-đun quang điện càng thô, năng lượng của ánh sáng khúc xạ càng nhỏ và năng lượng thực tế đến bề mặt của tế bào quang điện giảm, dẫn đến giảm sản xuất năng lượng của tế bào quang điện. Và các bề mặt thô ráp, dính với dư lượng dính có xu hướng tích tụ nhiều bụi hơn các bề mặt mịn hơn. Hơn nữa, bản thân bụi cũng sẽ thu hút bụi. Một khi bụi ban đầu tồn tại, nó sẽ dẫn đến sự tích tụ bụi nhiều hơn và đẩy nhanh quá trình suy giảm sản xuất điện tế bào quang điện.
04
Phân tích lý thuyết về làm sạch bụi
Bề mặt kính của các mô-đun quang điện được đặt ngoài trời có thể bẫy và tích tụ các hạt bụi, tạo thành một lớp phủ bụi ngăn ánh sáng đi vào các tế bào. Trọng lực, lực van der Waals và lực trường tĩnh điện đều góp phần tích tụ bụi. Các hạt bụi không chỉ tương tác mạnh mẽ với bề mặt kính quang điện, mà còn tương tác với nhau. Để làm sạch bụi là loại bỏ bụi khỏi bề mặt của bảng điều khiển. Để loại bỏ bụi trên bề mặt của bảng pin, cần phải khắc phục sự bám dính giữa bụi và bảng pin. Bụi trên tấm pin có độ dày nhất định. Khi làm sạch nó, một tải song song, một tải ở một góc nhất định (hoặc dọc) để tấm pin, hoặc một mô-men xoắn quay có thể được áp dụng cho lớp bụi để phá hủy sự bám dính giữa bụi và tấm pin. Tác dụng phụ gia, do đó loại bỏ bụi.
q—tải song song với tấm pin; F—tải trọng ở một góc nhất định hoặc vuông góc với tấm pin; M—khoảnh khắc quay áp dụng cho lớp bụi
Để loại bỏ các hạt bụi, cần phải vượt qua lực bám dính tiếp tuyến và lực bám dính bình thường của các hạt bụi. Lực bám dính bình thường là lực bám dính giữa các hạt bụi và tấm pin, và lực bám dính tiếp tuyến tương đối nhỏ và thường có thể bị bỏ qua. . Nếu bụi được loại bỏ khỏi hướng thẳng đứng, chỉ cần khắc phục lực bám dính bình thường, chẳng hạn như làm sạch bằng nước, quá trình làm ướt các hạt bụi, chủ yếu là để khắc phục lực bám dính bình thường. Khi nước được làm sạch, khoảng cách liên phân tử chủ yếu được tăng lên, làm giảm sự hấp dẫn van der Waals và tạo ra độ nổi, và vượt qua lực van der Waals và trọng lực của lực bám dính của các hạt bụi. Thêm một chất hoạt động bề mặt vào nước làm cho hiệu ứng rõ rệt hơn, và cũng tạo ra một lực tĩnh điện mạnh mẽ loại bỏ bụi khỏi các tấm. Lực bám dính tiếp tuyến cũng phải được khắc phục khi các hạt bụi di chuyển tương đối so với tấm pin.