Mengapa Panel Suria Anda Membenci Sabun Pinggan: Penyelaman Teknikal Dalam Kimia Pembersihan

Membersihkan panel solar sistem PV secara amnya kelihatan sangat mudah bagi kebanyakan pemilik panel solar kerana alasan yang jelas di sebaliknya. Panel yang kotor biasanya menghasilkan lebih banyak kuasa daripada panel bersih hanya kerana ia mempunyai sedikit kotoran dan oleh itu menghasilkan kuasa yang kurang daripada keadaan asalnya sebelum menjadi kotor, jadi membersihkannya menggunakan detergen isi rumah biasa seperti sabun pinggan mangkuk harus mengembalikan panel ke tahap prestasi asalnya. Walau bagaimanapun, penyelidikan yang dijalankan di Universiti Turku, Finland, telah mencapai kesimpulan yang tidak dijangka mengenai produk yang kebanyakan orang beralih secara naluriah selepas membersihkan panel solar mereka; sabun pinggan sebenarnya boleh melakukan perkara yang bertentangan dengan apa yang anda ingin capai, dan dengan berbuat demikian boleh merendahkan lagi output.

Penemuan ini penting di luar sekadar nota kaki; ia akan menjadi pengajaran penting bagi mereka yang akan mengekalkan sistem PV mereka pada masa hadapan. Secara khusus, penemuan ini menggambarkan bagaimana interaksi antara fizik cahaya dan kimia permukaan mesti difahami untuk mengekalkan dengan betul mana-mana bahan sistem PV.

Salutan pada panel solar mempunyai peranan yang sangat penting kerana ia menghalang cahaya matahari daripada dipantulkan dari permukaan panel; tanpa salutan kira-kira empat peratus cahaya kejadian akan dipantulkan dari permukaan panel; oleh itu, tanpa salutan, akan terdapat kehilangan besar foton daripada dapat ditukar kepada arus elektrik oleh sel suria. Salutan adalah sangat nipis (sering diukur dalam nanometer) dan kehebatan optiknya hanya akan kekal utuh jika permukaan panel disimpan pada piawaian yang sangat tepat.

Apabila anda menambah sabun pada persamaan ini, anda bukan sekadar menambah sabun pada air dan sabun. Anda sedang mencipta penyelesaian kompleks surfaktan, penyahgris, pewangi, pengawet dan selalunya natrium klorida (garam) sebagai pemekat. Walaupun bahan ini berfungsi dengan baik untuk melarutkan lemak pada pinggan, apabila ia digunakan pada-permukaan anti-pantulan buatan manusia, interaksi yang lebih kompleks boleh berlaku.

Penyelidik Julianna Varjopuro dan Kati Miettunen di Universiti Turku telah menjalankan satu siri ujian ke atas sampel kaca fotovoltaik dalam kajian Finland. Para penyelidik membandingkan sabun pinggan mangkuk dengan pelbagai produk pembersihan lain termasuk etanol, aseton, isopropanol, detergen khas yang dibuat khusus untuk membersihkan panel solar, dan pembersih tingkap biasa. Dua kaedah ujian berbeza telah digunakan; yang pertama melibatkan pembersihan sampel dengan merendamnya dalam pelbagai agen pembersih dalam tempoh masa yang panjang; yang kedua melibatkan pertumbuhan alga pada permukaan kaca untuk meniru keadaan pembersihan kehidupan sebenar. Cahaya daripada sebilangan besar julat panjang gelombang diukur menggunakan spektrofotometer untuk melihat berapa banyak cahaya yang dihantar selepas setiap kaedah pembersihan. Hasilnya jelas-dipotong.

Pada kaca bersih, kebanyakan produk sama ada diselenggara atau dipertingkatkan sedikit penghantaran cahaya. Sabun pinggan mangkuk, bagaimanapun, mengurangkan penghantaran kira-kira 1%. Pada kaca yang telah dicemari dengan alga dan kemudian dibersihkan, jurang semakin meluas: sabun pinggan mangkuk meninggalkan kehilangan penghantaran berterusan hampir 4% berbanding permukaan yang dibersihkan dengan betul. Ini diterjemahkan terus kepada keluaran elektrik-pengurangan 3–4% dalam hasil tenaga, hanya daripada menggunakan detergen yang salah.

Yang penting, analisis mikroskopik mendedahkan bahawa salutan anti-pantulan itu sendiri tidak terdegradasi atau terukir secara fizikal. Isunya bukan kerosakan kekal tetapi sisa berterusan. Sabun pinggan mangkuk meninggalkan filem yang, walaupun tidak kelihatan dengan mata kasar, sudah memadai untuk mengubah sifat optik kaca. Walaupun pembilasan menyeluruh gagal memulihkan sepenuhnya tahap penghantaran asal.

Mengapa sabun pinggan berkelakuan berbeza daripada pembersih lain? Jawapannya terletak pada formulasi kimianya. Sabun pinggan mangkuk direka bentuk untuk melekat pada permukaan-inilah sebabnya ia berkesan mengangkat gris dari pinggan tetapi juga memerlukan pembilasan menyeluruh. Mereka selalunya mengandungi surfaktan yang meninggalkan filem hidrofilik atau hidrofobik bergantung kepada formula.

Apabila digunakan pada kaca anti-pantulan, sisa ini mengisi liang mikroskopik salutan atau mencipta filem seragam yang mengubah indeks biasan pada permukaan. Salutan anti-berfungsi dengan mencipta peralihan beransur-ansur dalam indeks biasan antara udara dan kaca. Mana-mana bahan asing yang didepositkan padanya mengganggu kecerunan ini, dengan berkesan memulihkan kehilangan pantulan salutan yang direka untuk menghapuskan.

Tidak seperti isopropil alkohol dan pembersih kaca profesional, etanol dan aseton juga sangat berkesan, tetapi anda perlu menggunakannya dengan berhati-hati berdasarkan potensinya untuk menyebabkan tindak balas kimia dengan bahan pembingkai atau pengedap. Kajian ini telah menunjukkan bahawa semua agen pembersih yang meruap dan produk binaan-tujuan yang bertujuan untuk pembersihan PV tidak merosakkan prestasi optik.

Hasil daripada penemuan ini, berikut ialah beberapa cadangan untuk pemilik sistem PV kediaman dan komersial:

Elakkan penggunaan sabun pencuci pinggan sepenuhnya.Walaupun panel solar mungkin kelihatan bersih selepas-digunakan dengan sabun pinggan mangkuk, sabun itu meninggalkan sisa yang tidak kelihatan, yang akan terus menghalang prestasi sehingga ia dialih keluar secara semula jadi melalui luluhawa (hujan, UV dan pendedahan angin). Di sesetengah kawasan di dunia dengan hujan yang minimum, seperti bahagian Barat Daya AS, sisa detergen boleh kekal pada modul selama 6 bulan.

Gunakan hanya produk pembersihan yang disyorkan.Produk pembersih yang mengandungi isopropil alkohol (biasanya kepekatan 70% atau lebih tinggi) atau produk yang dipasarkan secara komersial khusus untuk membersihkan kaca tetapi tidak mengandungi bahan penyaman atau lilin adalah selamat untuk digunakan. Tujuan-penyelesaian terbina untuk membersihkan panel solar mungkin harganya lebih tinggi; walau bagaimanapun, kimia dalam produk tersebut telah dibangunkan khusus untuk digunakan pada salutan anti-pantulan.

Gunakan air berkualiti tinggi yang mungkin apabila anda menggunakan air sahaja.Sebaik-baiknya, anda harus menggunakan air ternyahion atau suling. Jika anda menggunakan air paip untuk pembersihan, anda akan meninggalkan sisa mineral pada modul solar dan sisa ini boleh membina lebih masa dan mengehadkan jumlah cahaya yang dihantar melalui kawasan itu.

Pertimbangkan kaedah mekanikal dengan teliti.Berus lembut atau squeegees boleh diterima; alat yang melelas boleh mencalarkan kaca atau salutan, menyebabkan kerosakan kekal yang tidak berkaitan dengan kimia pembersihan.

Siasatan Finland menyokong penyiasatan serentak yang dijalankan oleh Fraunhofer Centre for Silicon Photovoltaics di Jerman, kedua-duanya telah menunjukkan bahawa kebanyakan penyelesaian pembersihan yang biasa digunakan akan menyebabkan-kerosakan jangka panjang pada salutan anti-pantulan pada panel solar. Secara kolektif, mereka menunjukkan pengiktirafan yang semakin meningkat dalam industri bahawa tindakan penyelenggaraan tidak berlaku dalam vakum; oleh itu, ia akan mempengaruhi jangka hayat prestasi panel solar bermula dengan pemasangan sistem.

Kehilangan kecekapan 3–4% daripada pembersihan yang tidak betul mungkin tidak mendatangkan malapetaka kepada pemerhati biasa. Untuk pemasangan komersial yang menjana beribu-ribu kilowatt-jam setiap tahun, bagaimanapun, itu mewakili kerugian kewangan yang bermakna dari semasa ke semasa. Untuk sistem kediaman, ini boleh bermakna perbezaan antara memenuhi jangkaan tenaga dan tertanya-tanya mengapa pengeluaran kelihatan lebih rendah daripada pemasangan jiran.

Godaan untuk menggunakan apa yang sudah ada di bawah sinki dapur boleh difahami. Tetapi seperti yang ditunjukkan oleh kajian ini, kemudahan memerlukan kos. Memilih agen pembersih yang betul tidak memerlukan latihan khusus-hanya kesedaran. Dan dalam tenaga suria, di mana margin dan-prestasi jangka panjang penting, pilihan kecil sedemikian mempunyai akibat yang boleh diukur.