Почему ваши солнечные панели ненавидят мыло для посуды: глубокое техническое погружение в чистящую химию

Очистка солнечных панелей фотоэлектрической системы обычно кажется очень простой для многих владельцев солнечных панелей из-за очевидной причины. Грязные панели обычно производят больше энергии, чем чистые панели, просто потому, что на них меньше грязи и, следовательно, они производят меньше энергии, чем в их первоначальном состоянии до загрязнения, поэтому очистка их с использованием обычного бытового моющего средства, такого как средство для мытья посуды, должна вернуть панелям их первоначальный уровень производительности. Однако исследование, проведенное в Университете Турку, Финляндия, пришло к неожиданному выводу относительно продукта, к которому инстинктивно обращается большинство людей после чистки своих солнечных панелей; Мыло для посуды на самом деле может дать прямо противоположный результат тому, чего вы хотите, и тем самым может еще больше ухудшить результат.

Этот вывод важен не только как сноска; это послужит важным уроком для тех, кто будет обслуживать свои фотоэлектрические системы в будущем. В частности, это открытие иллюстрирует, как необходимо понимать взаимодействие между физикой света и химией поверхности, чтобы правильно поддерживать любой материал фотоэлектрической системы.

Покрытие солнечных панелей играет очень важную роль, поскольку оно предотвращает отражение солнечного света от поверхности панели; без покрытия примерно четыре процента падающего света отражались бы от поверхности панели; следовательно, без покрытия произошла бы значительная потеря фотонов из-за возможности их преобразования в электрический ток солнечными элементами. Покрытие очень тонкое (часто измеряется в нанометрах), и его оптические свойства останутся неизменными только в том случае, если поверхности панели будут соответствовать очень точным стандартам.

Добавляя мыло в это уравнение, вы не просто добавляете мыло в воду и мыло. Вы создаете сложный раствор поверхностно-активных веществ, обезжиривателей, ароматизаторов, консервантов и часто хлорида натрия (соли) в качестве загустителя. Хотя эти материалы хорошо растворяют жиры на тарелках, при их использовании на искусственной-антиотражающей- поверхности может происходить гораздо более сложное взаимодействие.

Исследователи Джулианна Варджопуро и Кати Миеттунен из Университета Турку провели серию испытаний образцов фотоэлектрического стекла в рамках финского исследования. Исследователи сравнили мыло для посуды с множеством других чистящих средств, включая этанол, ацетон, изопропанол, специальное моющее средство, созданное специально для чистки солнечных панелей, и обычное средство для мытья окон. Были использованы два разных метода тестирования; первый включал очистку образцов путем их замачивания в различных чистящих средствах в течение длительного периода времени; второй включал рост водорослей на поверхности стекла, чтобы имитировать реальные условия уборки. Свет в широком диапазоне длин волн измерялся с помощью спектрофотометра, чтобы увидеть, сколько света прошло после каждого метода очистки. Результаты были очевидны-четкими.

На чистом стекле большинство продуктов либо сохраняют, либо слегка улучшают светопропускание. Однако мыло для посуды снижало передачу инфекции примерно на 1%. На стекле, которое было загрязнено водорослями и затем очищено, неравенство увеличилось: мыло для мытья посуды оставило постоянные потери передачи почти на 4% по сравнению с правильно очищенными поверхностями. Это приводит непосредственно к выработке электроэнергии-снижению выработки энергии на 3–4 % просто из-за использования неправильного моющего средства.

Важно отметить, что микроскопический анализ показал, что само просветляющее покрытие-не подверглось физическому разрушению или травлению. Проблема заключалась не в необратимом повреждении, а в стойких остатках. Мыло для посуды оставило после себя пленку, которая, хотя и была невидима невооруженным глазом, была достаточна, чтобы изменить оптические свойства стекла. Даже тщательная промывка не смогла полностью восстановить первоначальный уровень передачи.

Почему мыло для посуды ведет себя иначе, чем другие чистящие средства? Ответ кроется в его химической формуле. Средства для мытья посуды предназначены для прилипания к поверхностям-поэтому они эффективно удаляют жир с тарелок, но при этом требуют тщательного ополаскивания. Они часто содержат поверхностно-активные вещества, которые оставляют гидрофильную или гидрофобную пленку в зависимости от формулы.

При нанесении на анти-стекло эти остатки заполняют микроскопические поры покрытия или создают однородную пленку, изменяющую показатель преломления на поверхности. Антибликовое покрытие-работает за счет постепенного изменения показателя преломления между воздухом и стеклом. Любой инородный материал, осажденный на нем, нарушает этот градиент, эффективно восстанавливая потери на отражение, которые покрытие было призвано устранить.

В отличие от изопропилового спирта и профессиональных средств для чистки стекол, этанол и ацетон также очень эффективны, но использовать их нужно с осторожностью, поскольку они могут вызывать химические реакции с рамными или уплотнительными материалами. Это исследование показало, что все эти летучие чистящие средства и специальные-продукты, предназначенные для очистки фотоэлектрических модулей, не наносят вреда оптическим характеристикам.

В результате этих выводов, вот несколько рекомендаций для владельцев фотоэлектрических систем как в жилых, так и в коммерческих целях:

Полностью избегайте использования средства для мытья посуды.Хотя солнечные панели могут выглядеть чистыми после-использования с мылом для мытья посуды, мыло оставляет после себя невидимый осадок, который будет снижать эффективность до тех пор, пока не будет удален естественным путем под действием атмосферных воздействий (дождь, ультрафиолетовое излучение и ветер). В некоторых регионах мира с минимальным количеством осадков, например, в юго-западной части США, остатки моющего средства могут оставаться на модулях до 6 месяцев.

Используйте только рекомендованные чистящие средства.Чистящие средства, содержащие изопропиловый спирт (обычно в концентрации 70 % или выше) или имеющиеся в продаже продукты, предназначенные специально для чистки стекол, но не содержащие кондиционирующих или восковых материалов, безопасны в использовании. Специальные-решения для очистки солнечных панелей могут стоить дороже; однако химический состав таких продуктов был специально разработан для использования в антиотражающих покрытиях.

Если вы используете только воду, используйте воду самого высокого качества.В идеале следует использовать деионизированную или дистиллированную воду. Если вы используете для очистки водопроводную воду, на солнечном модуле останутся минеральные остатки, которые могут накапливаться со временем и ограничивать количество света, пропускаемого через эту область.

Внимательно отнеситесь к механическим методам.Допускаются мягкие щетки или ракели; Абразивные инструменты могут поцарапать стекло или покрытие, вызывая необратимые повреждения, не связанные с чистящей химией.

Финское расследование подтверждает параллельные исследования, проводимые Фраунгоферовским центром кремниевой фотоэлектрической энергии в Германии. Оба из них показали, что многие из широко используемых чистящих растворов вызывают долгосрочное-повреждение анти-антиотражающих покрытий на солнечных панелях. В совокупности они демонстрируют растущее признание в отрасли того, что действия по техническому обслуживанию не происходят в вакууме; как таковые, они будут влиять на долговечность работы солнечных панелей, начиная с установки системы.

Потеря эффективности на 3–4% из-за неправильной очистки может не показаться катастрофической для обычного наблюдателя. Однако для коммерческой установки, генерирующей тысячи киловатт{3}}часов в год, это представляет собой значительные финансовые потери с течением времени. Для жилых систем это может означать разницу между удовлетворением энергетических ожиданий и вопросом, почему производство кажется ниже, чем у соседних установок.

Соблазн использовать то, что уже находится под кухонной раковиной, вполне понятен. Но, как показывает это исследование, за удобство приходится платить. Выбор подходящего чистящего средства не требует специальной подготовки,-только знания. А в солнечной энергетике, где важны рентабельность и долгосрочная-производительность, такой небольшой выбор имеет измеримые последствия.