Hvorfor dine solpaneler hader opvaskemiddel: Et teknisk dybt dyk i rengøringskemi

Rengøring af solcelleanlæggets solpaneler virker generelt meget simpelt for mange solcelleejere på grund af den tilsyneladende begrundelse bag det. Snavsede paneler producerer generelt mere strøm end rene paneler, simpelthen fordi de har mindre snavs og derfor producerer mindre strøm end deres oprindelige tilstand, før de bliver snavsede, og derfor bør rengøring af dem ved hjælp af et almindeligt husholdningsrengøringsmiddel, såsom opvaskemiddel, bringe panelerne tilbage til deres oprindelige ydeevne. Forskning udført ved Universitetet i Turku, Finland, er dog kommet til en uventet konklusion vedrørende det produkt, de fleste mennesker instinktivt henvender sig til efter at have renset deres solpaneler; opvaskemiddel kan faktisk lige det modsatte af, hvad du ønsker at opnå, og ved at gøre det kan det yderligere forringe outputtet.

Denne konstatering er vigtig ud over blot at være en fodnote; det vil tjene som en vigtig lektie for dem, der vil vedligeholde deres PV-systemer i fremtiden. Specifikt illustrerer dette fund, hvordan samspillet mellem lysets fysik og overfladekemi skal forstås for korrekt at vedligeholde ethvert PV-systemmateriale.

Belægningen på solpaneler har en meget vigtig rolle, da den forhindrer sollys i at blive reflekteret fra panelets overflader; uden belægningen ville ca. fire procent af det indfaldende lys blive reflekteret fra paneloverfladen; derfor ville der uden belægningen være et væsentligt tab af fotoner fra at kunne omdannes til elektrisk strøm af solcellerne. Belægningen er meget tynd (måles ofte i nanometer), og dens optiske dygtighed forbliver kun intakt, hvis panelets overflader holdes på en meget præcis standard.

Når du tilføjer sæbe til denne ligning, tilføjer du ikke bare sæbe til vandet og sæben. Du skaber en kompleks opløsning af overfladeaktive stoffer, affedtningsmidler, duftstoffer, konserveringsmidler og ofte natriumchlorid (salt) som fortykningsmiddel. Selvom disse materialer fungerer godt til at opløse fedtstoffer på tallerkener, kan der være en meget mere kompleks interaktion, når de bruges på en menneskeskabt-anti-reflekterende overflade.

Forskerne Julianna Varjopuro og Kati Miettunen ved Universitetet i Turku har udført en række tests på fotovoltaiske glasprøver i en finsk undersøgelse. Forskerne sammenlignede opvaskemiddel med en række andre rengøringsprodukter, herunder ethanol, acetone, isopropanol, et specielt rengøringsmiddel lavet specielt til rengøring af solpaneler og en almindelig vinduespudser. To forskellige testmetoder blev brugt; den første involverede rensning af prøverne ved at opbløde dem i de forskellige rengøringsmidler over en længere periode; den anden involverede vækst af alger på glasoverfladen for at kopiere virkelige rengøringsforhold. Lys fra et stort antal bølgelængdeområder blev målt ved hjælp af et spektrofotometer for at se, hvor meget lys der blev transmitteret efter hver rengøringsmetode. Resultaterne var klare-.

På rent glas har de fleste produkter enten bevaret eller en smule forbedret lystransmission. Opvaskemiddel reducerede imidlertid transmissionen med ca. 1 %. På glas, der var blevet snavset med alger og derefter renset, blev forskellen større: opvaskemiddel efterlod et vedvarende transmissionstab på næsten 4 % sammenlignet med korrekt rengjorte overflader. Dette oversættes direkte til elektricitetsoutput-en 3-4 % reduktion i energiudbyttet, blot ved at bruge det forkerte rengøringsmiddel.

Det er afgørende, at mikroskopisk analyse afslørede, at selve den anti-reflekterende belægning ikke var fysisk nedbrudt eller ætset. Problemet var ikke permanent skade, men vedvarende rester. Opvaskemiddel efterlod en film, der, selvom den var usynlig for det blotte øje, var tilstrækkelig til at ændre glassets optiske egenskaber. Selv grundig skylning lykkedes ikke fuldt ud at genoprette de originale transmissionsniveauer.

Hvorfor opfører opvaskemiddel sig anderledes end andre rengøringsmidler? Svaret ligger i dens kemiske formulering. Opvaskemiddel er designet til at klæbe til overflader-det er derfor, de effektivt fjerner fedt fra tallerkener, men kræver også grundig skylning. De indeholder ofte overfladeaktive stoffer, der efterlader en hydrofil eller hydrofob film afhængigt af formlen.

Når de påføres anti-reflekterende glas, fylder disse rester de mikroskopiske porer i belægningen eller skaber en ensartet film, der ændrer brydningsindekset på overfladen. Den anti-reflekterende belægning virker ved at skabe en gradvis overgang i brydningsindekset mellem luft og glas. Ethvert fremmedmateriale, der aflejres på det, forstyrrer denne gradient, og genopretter effektivt de refleksionstab, som belægningen er designet til at eliminere.

I modsætning til isopropylalkohol og professionelle glasrens er ethanol og acetone også meget effektive, men du skal bruge dem med forsigtighed baseret på deres potentiale til at forårsage kemiske reaktioner med indramnings- eller tætningsmaterialer. Denne undersøgelse har vist, at alle disse flygtige rengøringsmidler og specialbyggede-produkter beregnet til PV-rensning ikke skadede den optiske ydeevne.

Som et resultat af disse resultater er her nogle anbefalinger til både private og kommercielle solcelleanlægsejere:

Undgå helt at bruge opvaskemiddel.Selvom solpaneler kan virke rene efter-brug med opvaskemiddel, efterlader sæben en usynlig rest, som vil fortsætte med at hæmme ydeevnen, indtil den fjernes naturligt gennem vejrlig (regn, UV og vind). I nogle områder af verden med minimal nedbør, såsom den sydvestlige del af USA, kan vaskemiddelresterne forblive på modulerne i så længe som 6 måneder.

Brug kun anbefalede rengøringsmidler.Rengøringsprodukter, der indeholder isopropylalkohol (typisk 70 % koncentration eller højere) eller kommercielt markedsførte produkter specifikt til rengøring af glas, men som ikke indeholder konditionerings- eller voksmaterialer, er sikre at bruge. Formålsbyggede-løsninger til rengøring af solpaneler kan være dyrere; dog er kemien i sådanne produkter udviklet specifikt til brug på anti-reflekterende belægninger.

Brug vand af den højeste kvalitet, når du bruger vand alene.Ideelt set bør du bruge deioniseret eller destilleret vand. Hvis du bruger postevand til rengøring, vil du efterlade mineralrester på solcellemodulet, og disse rester kan opbygge overarbejde og begrænse mængden af ​​lys, der transmitteres gennem dette område.

Overvej omhyggeligt mekaniske metoder.Bløde børster eller gummiskraber er acceptable; slibende værktøjer kan ridse glasset eller belægningen, hvilket forårsager permanent skade, der ikke er relateret til rengøringskemi.

Den finske undersøgelse understøtter samtidige undersøgelser, der udføres af Fraunhofer Center for Silicon Photovoltaics i Tyskland, som begge har vist, at mange af de almindeligt anvendte rengøringsløsninger vil forårsage langvarig-skade på de anti-reflekterende belægninger på solpaneler. Samlet viser de en voksende erkendelse inden for industrien af, at vedligeholdelseshandlinger ikke finder sted i et vakuum; som sådan vil de påvirke levetiden af ​​et solpanels ydeevne begyndende med installationen af ​​et system.

Et effektivitetstab på 3-4 % fra forkert rengøring lyder måske ikke katastrofalt for en tilfældig iagttager. For en kommerciel installation, der genererer tusindvis af kilowatt-timer årligt, repræsenterer det dog et meningsfuldt økonomisk tab over tid. For boligsystemer kan det betyde forskellen mellem at leve op til energiforventningerne og undre sig over, hvorfor produktionen synes lavere end naboinstallationer.

Fristelsen til at bruge det, der allerede er under køkkenvasken, er forståelig. Men som denne forskning viser, har bekvemmelighed en pris. At vælge det rigtige rengøringsmiddel kræver ingen specialiseret træning-kun bevidsthed. Og inden for solenergi, hvor marginer og-langsigtet ydeevne betyder noget, har så små valg målbare konsekvenser.