Penyelidik mengetuai usaha kerjasama antarabangsa untuk mengenal pasti dan mengukur kesan mikrob sebagai potensi ancaman yang kurang dihargai kepada pengeluaran tenaga suria di gurun paling kering (bukan-kutub) di dunia. Keputusan terkini menunjukkan penurunan keseluruhan sehingga 30.66% dalam-arus litar pintas di bawah pengaruh mikroorganisma pembentuk biofilem-yang ditemui menjajah permukaan panel fotovoltaik di Gurun Atacama. Ini mempunyai implikasi bahawa pemasangan solar mungkin mengurangkan hasil tenaga yang dijangkakan sebanyak hampir satu-pertiga kerana ia telah mengurangkan hasil semasanya pada titik litar-pendek.
Penilaian sumbangan mikrob kepada "kotoran" panel solar dan kesan seterusnya terhadap hasil tenaga melalui penurunan kecekapan operasi (seperti yang dibincangkan dalam "Sumbangan Mikrob kepada Pengkotoran dan Kesannya Terhadap Pengotoran Modul Fotovoltaik Dalam Persekitaran Melampau di Kawasan Gersang Gurun Atacama") ialah kajian pertama seumpamanya untuk menilai kesan lapisan mikrobidhesional ke atas lapisan mikrobidhesional terhadap kesan panel suria. dalam persekitaran yang melampau.
Daripada Debu Bukan Organik kepada Kerak Hidup
Pemahaman konvensional mengenai kekotoran panel solar telah lama memberi tumpuan kepada pengumpulan zarah habuk mineral bukan organik. Walau bagaimanapun, kajian ini mengubah paradigma dengan menunjukkan bahawa kehidupan mikrob - terutamanya bakteria daripada generaArthrobacter, Dietzia, danKocuria- secara aktif menjajah permukaan panel dan menghasilkan biofilem teguh yang mengubah secara mendadak sifat mendapan habuk.
Mikroorganisma ini menghasilkan bahan polimer ekstraselular, atau EPS - matriks melekit yang terdiri daripada lebih kurang 65 peratus polisakarida, 25 peratus peptida dan 10 peratus lipid. Sepanjang tempoh pertumbuhan 72-jam, penyelidik memerhatikan ketebalan EPS berkembang daripada 0.2 hingga 0.8 mikrometer. Di bawah{10}}mikroskop elektron pengimbasan pelepasan, biofilem ini kelihatan sebagai rangkaian tiga dimensi padat yang membungkus kedua-dua sel mikrob dan zarah mineral, dengan berkesan menyemen lapisan habuk pada permukaan panel dan menjadikannya jauh lebih tahan terhadap penyingkiran.
Pigmen Fotoprotektif Yang Mengganggu Tangkapan Cahaya
Dalam perubahan evolusi yang menarik, kajian itu turut mengenal pasti pigmen karotenoid - khususnya lutein-sebatian seperti sebatian dan xantofil - berkaitan yang dihasilkan olehDietziaketegangan. Pigmen ini membantu bakteria bertahan dari sinaran ultraungu yang melampau Gurun Atacama, yang mencapai keamatan harian kira-kira 3.5 kilowatt setiap meter persegi.
Yang penting, sebatian fotoprotektif ini menyerap cahaya merentasi julat spektrum yang bertindih dengan tetingkap penukaran modul fotovoltaik silikon monohablur. Pertindihan ini mencadangkan mekanisme tambahan gangguan optik, di mana pigmen yang membantu bakteria menahan matahari padang pasir juga bersaing dengan sel solar untuk foton masuk.
Ujian Makmal Mendedahkan Kerugian Elektrik yang Banyak
Untuk mengukur kesan prestasi biofilm mikrob, para penyelidik menjalankan ujian kolonisasi dipercepatkan pada sampel kaca fotovoltaik di bawah keadaan makmal terkawal. Keputusannya amat menarik: selepas hanya tujuh hari pembangunan biofilem, sampel dari Universiti Antofagasta menunjukkan-kehilangan arus litar pintas antara 15.20 peratus hingga 30.66 peratus. Sampel dari Platform Suria Gurun Atacama mempamerkan kerugian antara 11.01 peratus dan 20.12 peratus.
Walau bagaimanapun, pengarang kajian yang sepadan, Aitor Marzo dari Universiti Granada, berhati-hati untuk mengkontekstualisasikan angka ini. "Ujian ini direka bentuk sebagai eksperimen dipercepatkan untuk menghasilkan semula peringkat awal lekatan dan penyatuan biofilm dalam jangka masa makmal yang terhad," jelasnya. "Kehilangan maksimum yang diperhatikan mewakili sempadan atas kesan biologi dan tidak boleh ditafsirkan secara langsung sebagai nilai medan biasa." Di bawah keadaan dunia-sebenar, Marzo menyatakan, penjajahan berlaku lebih beransur-ansur dan dipengaruhi oleh faktor persekitaran seperti sinaran, kelembapan, pemendapan habuk dan ketersediaan nutrien.
Cabaran untuk Protokol Pembersihan Konvensional
Mungkin lebih membimbangkan daripada kehilangan prestasi serta-merta ialah penemuan bahawa kaedah pembersihan konvensional mungkin tidak berkesan terhadap biofilm matang. Kajian mendapati bahawa peningkatan pemendapan EPS meningkatkan kesepaduan dalam struktur biofilem, mengurangkan keberkesanan teknik pembersihan standard seperti memberus kering dan membilas air.
"Mikroorganisma bukanlah komponen pasif kekotoran, tetapi agen aktif yang menyumbang kepada penyatuan deposit, mengurangkan penghantaran optik dan mengurangkan keberkesanan kaedah pembersihan konvensional, " tulis penulis.
Pengembangan Solar Global Memperkuatkan Isu
Penemuan itu datang pada persimpangan kritikal untuk industri solar global. Menurut Agensi Tenaga Antarabangsa, penjanaan elektrik boleh diperbaharui dijangka meningkat kira-kira 1,050 terawatt-jam setiap tahun hingga 2030, dengan fotovoltaik suria menyumbang lebih daripada 600 terawatt-jam daripada pertumbuhan itu setiap tahun. Pada tahun 2025 sahaja, pertumbuhan dalam penjanaan elektrik global daripada fotovoltaik suria mencapai rekod 620 terawatt-jam, tahun terbesar-pada-peningkatan tahun yang pernah direkodkan.
Kebanyakan pengembangan ini berlaku di kawasan-penyinaran tinggi, termasuk padang pasir dunia. Gurun Atacama, tempat kajian ini dijalankan, menerima kira-kira 6,800 jam penyinaran suria yang setara setiap tahun, menjadikannya salah satu lokasi yang paling menjanjikan untuk pembangunan tenaga suria di mana-mana sahaja di Bumi - tetapi juga salah satu yang paling mencabar dari segi penyelenggaraan panel.
Penyelidikan Masa Depan dan Penyelesaian Berpotensi
Pasukan penyelidik menekankan bahawa penemuan mereka menggariskan keperluan mendesak untuk memasukkan faktor biologi ke dalam model ramalan kekotoran dan strategi pengurangan sistem fotovoltaik untuk kawasan gersang. "Kerja kami menunjukkan bahawa komuniti mikrob yang diasingkan daripada modul fotovoltaik di Gurun Atacama mempamerkan toleransi yang tinggi terhadap pengeringan dan penyinaran yang melampau," kata Marzo.majalah pv.
Pada masa yang sama, berpigmenDietziastrain yang dikenal pasti dalam kajian mungkin membuka jalan yang tidak dijangka untuk inovasi teknologi. "Pigmen ini membentangkan aplikasi bioteknologi yang berpotensi dalam salutan dan teknologi pembersihan-sendiri," kata pengarang, menunjukkan bahawa organisma yang menyebabkan masalah itu mungkin juga memaklumkan perkembangan penyelesaiannya.
Usaha industri sedang dijalankan untuk menangani kekotoran mikrob melalui bahan termaju. Syarikat nanoteknologi Australia, Nanoveu, misalnya, telah membangunkan salutan nano-pembersihan diri hidrofilik-yang direka untuk menghalang pembentukan biofilem dan pertumbuhan alga pada panel solar, manakala kumpulan penyelidikan lain sedang meneroka salutan superhidrofobik yang boleh memberikan kedua-dua-sifat pembersihan diri dan ketelusan optik.
Kajian itu dijalankan oleh penyelidik dari Universiti Granada di Sepanyol dan Universiti Atacama di Chile, dengan penemuan boleh diakses dalam edisi Julai 2025Sistem Mampan Termaju.
