Чому ваші сонячні батареї ненавидять мило для посуду: глибоке технічне занурення в хімію очищення

Очищення сонячних панелей фотоелектричної системи зазвичай здається дуже простим багатьом власникам сонячних панелей через очевидну причину. Брудні панелі, як правило, виробляють більше енергії, ніж чисті панелі, просто тому, що вони мають менше бруду і, отже, виробляють менше електроенергії, ніж у своєму початковому стані до забруднення, тому їх очищення за допомогою звичайного побутового миючого засобу, такого як засіб для миття посуду, має повернути панелі до початкового рівня продуктивності. Однак дослідження, проведене в Університеті Турку, Фінляндія, прийшли до несподіваного висновку щодо продукту, до якого більшість людей інстинктивно звертаються після очищення своїх сонячних батарей; засіб для миття посуду насправді може зробити якраз протилежне тому, що ви хочете досягти, і таким чином може ще більше погіршити результат.

Цей висновок важливий не лише як виноска; це стане важливим уроком для тих, хто буде обслуговувати свої фотоелектричні системи в майбутньому. Зокрема, це відкриття ілюструє, як необхідно розуміти взаємодію між фізикою світла та хімією поверхні, щоб належним чином підтримувати будь-який матеріал фотоелектричної системи.

Покриття сонячних панелей відіграє дуже важливу роль, оскільки воно запобігає відбиванню сонячного світла від поверхонь панелі; без покриття приблизно чотири відсотки падаючого світла відбивалися б від поверхні панелі; отже, без покриття була б значна втрата фотонів, які не могли б бути перетворені в електричний струм сонячними елементами. Покриття дуже тонке (часто вимірюється в нанометрах), і його оптичні властивості залишаться недоторканими, лише якщо поверхні панелі відповідають дуже точним стандартам.

Коли ви додаєте мило до цього рівняння, ви не просто додаєте мило до води та мила. Ви створюєте складний розчин поверхнево-активних речовин, знежирювачів, ароматизаторів, консервантів і часто хлориду натрію (солі) як загусника. Хоча ці матеріали добре розчиняють жири на тарілках, коли вони використовуються на -зробленій штучною -поверхні з антивідблиском, може мати місце набагато складніша взаємодія.

Дослідники Джуліанна Варйопуро та Каті Міеттунен з Університету Турку провели серію тестів на зразках фотоелектричного скла у фінському дослідженні. Дослідники порівняли мило для посуду з багатьма іншими миючими засобами, включаючи етанол, ацетон, ізопропанол, спеціальний миючий засіб, виготовлений спеціально для чищення сонячних панелей, і звичайний засіб для миття вікон. Було використано два різні методи тестування; перший передбачав очищення зразків шляхом замочування їх у різних очисних засобах протягом тривалого періоду часу; другий передбачав ріст водоростей на скляній поверхні для відтворення реальних умов прибирання. Світло з великої кількості діапазонів довжин хвиль вимірювали за допомогою спектрофотометра, щоб побачити, скільки світла пройшло після кожного методу очищення. Результати були однозначними-.

На чистому склі більшість продуктів або зберегли, або трохи покращили пропускання світла. Однак засіб для миття посуду зменшило передачу приблизно на 1%. На склі, яке було забруднене водоростями, а потім очищене, розбіжність збільшилася: засіб для миття посуду залишило постійну втрату пропускання майже на 4% порівняно з належним чином очищеними поверхнями. Це безпосередньо означає вироблення електроенергії-зменшення виходу енергії на 3–4% просто через використання невідповідного мийного засобу.

Важливо те, що мікроскопічний аналіз показав, що анти{0}}відбиваюче покриття не зазнало фізичної деградації чи травлення. Проблема полягала не в постійному пошкодженні, а в стійких залишках. Мило для посуду залишає плівку, яка, хоча й невидима неозброєним оком, була достатньою для зміни оптичних властивостей скла. Навіть ретельне промивання не змогло повністю відновити початкові рівні передачі.

Чому засіб для миття посуду поводиться інакше, ніж інші миючі засоби? Відповідь криється в його хімічному складі. Засоби для миття посуду призначені для прилипання до поверхонь-ось чому вони ефективно видаляють жир із тарілок, але також потребують ретельного промивання. Вони часто містять поверхнево-активні речовини, які залишають гідрофільну або гідрофобну плівку залежно від формули.

При нанесенні на анти{0}}скло ці залишки заповнюють мікроскопічні пори покриття або створюють рівномірну плівку, яка змінює показник заломлення на поверхні. Анти{2}}покриття працює, створюючи поступовий перехід показника заломлення між повітрям і склом. Будь-який сторонній матеріал, що потрапив на нього, порушує цей градієнт, ефективно відновлюючи втрати від відбиття, для усунення яких було розроблено покриття.

На відміну від ізопропілового спирту та професійних засобів для чищення скла, етанол і ацетон також дуже ефективні, але їх потрібно використовувати з обережністю, оскільки вони можуть викликати хімічну реакцію з матеріалами рами чи ущільнювачів. Це дослідження продемонструвало, що всі ці леткі чистячі засоби та спеціальні -продукти, призначені для очищення фотоелектричних панелей, не пошкодили оптичні характеристики.

У результаті цих висновків ось кілька рекомендацій для власників як житлових, так і комерційних фотоелектричних систем:

Повністю уникайте використання миючого засобу для посуду.Хоча сонячні батареї можуть виглядати чистими після-використання з милом для посуду, мило залишає невидимі залишки, які продовжуватимуть пригнічувати ефективність, доки його не буде видалено природним шляхом під впливом погодних умов (дощ, ультрафіолетове випромінювання та вітер). У деяких регіонах світу з мінімальною кількістю опадів, наприклад у південно-західній частині США, залишки миючого засобу можуть залишатися на модулях протягом 6 місяців.

Використовуйте лише рекомендовані миючі засоби.Засоби для чищення, що містять ізопропіловий спирт (зазвичай концентрація 70% або вище) або комерційно продані продукти спеціально для чищення скла, але не містять кондиціонуючих чи воскових матеріалів, є безпечними для використання. Цільові-рішення для очищення сонячних панелей можуть мати вищу ціну; однак хімічний склад у таких продуктах був спеціально розроблений для використання на -антивідбиваючих покриттях.

Використовуйте воду найвищої якості, коли використовуєте лише воду.В ідеалі ви повинні використовувати деіонізовану або дистильовану воду. Якщо ви використовуєте водопровідну воду для очищення, ви залишите мінеральні залишки на сонячному модулі, і ці залишки можуть утворитися з часом і обмежити кількість світла, що проходить через цю область.

Уважно розгляньте механічні методи.Допустимі м’які щітки або ракелі; абразивні інструменти можуть подряпати скло або покриття, спричинивши незворотні пошкодження, не пов’язані з хімічним очищенням.

Розслідування у Фінляндії підтверджує одночасні дослідження, що проводяться Фраунгоферівським центром кремнієвої фотоелектричної техніки в Німеччині. Обидва з них показали, що багато розчинів для чищення, які зазвичай використовуються, завдають -тривалої шкоди анти{1}}покриттям сонячних панелей. У сукупності вони демонструють зростаюче визнання в галузі того, що дії з технічного обслуговування не відбуваються у вакуумі; як такі, вони впливатимуть на довговічність роботи сонячних панелей, починаючи з встановлення системи.

Втрата ефективності на 3–4% через неправильне очищення може не здатися випадковому спостерігачеві катастрофою. Однак для комерційної установки, яка генерує тисячі кіловат{3}}год на рік, це означає значні фінансові втрати з часом. Для житлових систем це може означати різницю між задоволенням енергетичних очікувань і питанням, чому виробництво здається нижчим, ніж сусідні установки.

Спокуса скористатися тим, що вже лежить під кухонною мийкою, зрозуміла. Але, як показує це дослідження, зручність має свою ціну. Щоб вибрати правильний засіб для чищення, не потрібна спеціальна підготовка-лише обізнаність. А в сонячній енергетиці, де рентабельність і довгострокова -ефективність мають значення, такий невеликий вибір має вимірні наслідки.