Atmosferski prah je eden ključnih dejavnikov, ki vplivajo na učinkovitost proizvodnje sončne energije. Onesnaževanje s prahom bo močno zmanjšalo proizvodnjo električne energije v fotovoltaičnih elektrarnah, ki naj bi znašala vsaj 5 odstotkov na leto. Če naj bi svetovna instalirana zmogljivost leta 2020 dosegla približno 500 GW, se bo letna proizvodnja električne energije zmanjšala zaradi prahu. Gospodarska izguba, ki jo bo povzročil obseg, bo znašala kar 5 milijard ameriških dolarjev. Ker se bo nameščena baza elektrarn še naprej povečevala, bo ta izguba postala resnejša – ko bo leta 2030 globalna instalirana zmogljivost znašala približno 1400 GW, naj bi gospodarska izguba zaradi prahu znašala kar 13 milijard ameriških dolarjev.
01
temperaturni učinek
Trenutno fotovoltaične elektrarne večinoma uporabljajo module sončnih celic na osnovi silicija{{0}}, ki so zelo občutljivi na temperaturo. Z nabiranjem prahu na površini modulov se upor prenosa toplote fotovoltaičnih modulov poveča in postanejo toplotnoizolacijski sloj na fotovoltaičnih modulih, kar vpliva na njihovo odvajanje toplote. . Študije so pokazale, da se temperatura sončne celice dvigne za 1 stopinjo, izhodna moč pa se zmanjša za približno 0,5 odstotka. Poleg tega, ko je baterijski modul dalj časa izpostavljen sončni svetlobi, se pokrit del segreje veliko hitreje kot nepokrit del, kar povzroči zažgane temne lise, ko je temperatura previsoka. V normalnih svetlobnih pogojih se bo zasenčeni del plošče spremenil iz enote za proizvodnjo električne energije v enoto za porabo energije, zasenčena fotovoltaična celica pa bo postala obremenitveni upor, ki ne proizvaja električne energije in porablja energijo, ki jo ustvari priključena baterija, ki ustvarja toploto, kar je učinek vroče točke. Ta postopek bo poslabšal staranje plošče baterije, zmanjšal moč in povzročil izgorevanje komponent v hudih primerih.
02
učinek okluzije
Prah se oprime površine baterijske plošče, kar bo blokiralo, absorbiralo in odbijalo svetlobo, pri čemer je najpomembnejše blokiranje svetlobe. Učinek odboja, absorpcije in senčenja prašnih delcev na svetlobo vpliva na absorpcijo svetlobe s fotovoltaičnimi paneli, s čimer vpliva na učinkovitost fotovoltaične proizvodnje električne energije. Prah, ki se odloži na svetlo{0}}površino komponent plošče, ki sprejema svetlobo, bo najprej zmanjšal prepustnost svetlobe površine plošče; drugič, vpadni kot neke svetlobe se bo spremenil, kar bo povzročilo neenakomerno širjenje svetlobe v steklenem pokrovu. Študije so pokazale, da je pod enakimi pogoji izhodna moč komponent čistih plošč vsaj 5 odstotkov višja od izhodne moči modulov za onesnaženje in večja kot je količina onesnaženja, večji je upad izhodne zmogljivosti modula.
03
Učinki korozije
Površina fotovoltaičnih panelov je večinoma iz stekla, glavna sestavina stekla pa sta silicijev dioksid in apnenec. Ko je moker kisli ali alkalni prah pritrjen na površino steklenega pokrova, lahko komponente steklenega pokrova reagirajo s kislino ali alkalijo. Ko se čas stekla v kislem ali alkalnem okolju poveča, se površina stekla počasi erodira, kar povzroči nastanek lukenj in lukenj na površini, kar povzroči razpršen odboj svetlobe na površini pokrivne plošče, in enakomernost širjenja v steklu je uničena. , bolj groba je pokrivna plošča fotonapetostnega modula, manjša je energija lomljene svetlobe in dejanska energija, ki doseže površino fotonapetostne celice, se zmanjša, kar ima za posledico zmanjšanje proizvodnje energije fotovoltaične celice. In grobe, lepljive površine z ostanki lepila nabirajo več prahu kot gladke površine. Poleg tega bo prah sam pritegnil tudi prah. Ko se pojavi začetni prah, bo to povzročilo več kopičenja prahu in pospešilo slabljenje proizvodnje energije fotovoltaičnih celic.
04
Teoretična analiza čiščenja prahu
Steklena površina fotonapetostnih modulov, nameščenih na prostem, lahko ujame in kopiči prašne delce ter tvori prašni pokrov, ki preprečuje vstop svetlobe v celice. Gravitacija, van der Waalsove sile in sile elektrostatičnega polja prispevajo k kopičenju prahu. Prašni delci ne le močno sodelujejo s fotovoltaično stekleno površino, ampak tudi medsebojno delujejo. Čiščenje prahu pomeni odstranjevanje prahu s površine plošče. Za odstranitev prahu s površine baterijske plošče je potrebno premagati oprijem med prahom in baterijsko ploščo. Prah na plošči akumulatorja ima določeno debelino. Pri čiščenju lahko na plast prahu uporabimo vzporedno obremenitev, obremenitev pod določenim kotom (ali navpično) na ploščo akumulatorja ali vrtljivi navor, da uničimo oprijem med prahom in ploščo akumulatorja. Dodatni učinek, s čimer se odstrani prah.
q—obremenitev vzporedna s ploščo akumulatorja; F - obremenitev pod določenim kotom ali pravokotno na ploščo akumulatorja; M - rotacijski moment, ki se nanaša na plast prahu
Za odstranitev prašnih delcev je potrebno premagati tangencialno silo oprijema in normalno adhezijsko silo prašnih delcev. Običajna sila oprijema je sila oprijema med prašnimi delci in ploščo akumulatorja, tangencialna sila oprijema pa je relativno majhna in jo je na splošno mogoče prezreti. . Če se prah odstrani iz navpične smeri, je potrebno le premagati normalno silo oprijema, kot je čiščenje z vodo, postopek vlaženja prašnih delcev, predvsem za premagovanje normalne adhezijske sile. Ko se voda očisti, se medmolekulska razdalja v glavnem poveča, kar zmanjša van der Waalsovo privlačnost in ustvari vzgon ter premaga van der Waalsovo silo in gravitacijo adhezijske sile prašnih delcev. Dodajanje površinsko aktivne snovi vodi naredi učinek bolj izrazit, poleg tega pa ustvari močno elektrostatično silo, ki odstranjuje prah s plošč. Tangencialno silo oprijema je treba premagati tudi, ko se prašni delci premikajo glede na ploščo akumulatorja.