静电能保持沙漠太阳能电池板无尘埃

尘埃急剧的降低太阳能电池板的输出，但对太阳能电池板施加一个电场能使灰尘颗粒相互排斥并分散

新科学家 By Chen Ly

11 March 2022

Technology  

使用静电从太阳能电池板上除尘的插图。 Sreedath Panat 和 Kripa Varanasi

静电可以从沙漠太阳能电池板上清除尘埃，每年节省约100亿加仑的水。世界上一些最大的太阳能发电场都处于沙漠中，例如阿拉伯联合酋长国的摩哈德宾阿西德阿尔玛克托姆太阳能公园和加利福尼亚州的沙漠阳光太阳能农场。这些环境往往使非常多尘的，颗粒迅速的积聚在太阳能电池板上。一个月的尘埃积聚能降低太阳能电池板的输出约40%。

去除这种灰尘的最常见方法之一是在太阳能电池板上喷洒大量蒸馏水。麻省理工学院的克利帕瓦拉纳西说，据估计，每年有100亿加仑的水用于清洁太阳能电池板，这个过程成本高昂且不可持续。

他说，"这个量可以[每年]为超过一百万人提供水"。

为了帮助解决这个问题，瓦拉纳西和他的同事们创造了一种无水的经由静电在实验室中清洁太阳能电池板的方法。

灰尘通常不会导电。然而，当空气中的水分附着在一个尘埃颗粒的表面上时这种情况改变 ------一个被称为吸附的过程。覆盖太阳能电池板的薄玻璃板也不是导体。为了改变这个，瓦拉纳西的团队在太阳能电池板的表面上添加了一层5纳米的透明氧化锌和铝。

然后将金属板悬在灰尘覆盖的面板上方，并在板和面板之间施加一个约12千伏的电场。这造成两层都变成电极，与一个电路的非金属部分做出接触的导体。

太阳能电池板和灰尘随后变得带正电，而金属板变得带负电。随这个板在面板上方扫过，灰尘颗粒开始彼此排斥，造成它们来分散。

在相对湿度约为30%时，尘埃颗粒吸附了足够的水分被从实验室种的太阳能电池板中完全去除，恢复它的损失功率输出95%。瓦拉纳西说，甚至最干燥的沙漠有一个约为30%的相对湿度。

他说，"我认为水是一种被非常低估的珍贵商品，我希望的是这将刺激更多的人思考水问题"。

期刊参考: Science Advances, DOI: 10.1126/sciadv.abm0078

https://www.newscientist.com/article/2312079-static-electricity-can-keep-desert-solar-panels-free-of-dust/