چرا پنل های خورشیدی شما از صابون ظرفشویی متنفرند: یک فرو رفتن عمیق فنی در شیمی تمیز کردن

تمیز کردن پنل های خورشیدی سیستم PV به دلیل دلایل ظاهری پشت آن، به طور کلی برای بسیاری از دارندگان پنل خورشیدی بسیار ساده به نظر می رسد. پنل‌های کثیف معمولاً قدرت بیشتری نسبت به پانل‌های تمیز تولید می‌کنند، صرفاً به این دلیل که آلودگی کمتری دارند و بنابراین قبل از کثیف شدن، قدرت کمتری نسبت به حالت اولیه خود تولید می‌کنند، بنابراین تمیز کردن آنها با استفاده از مواد شوینده معمولی خانگی مانند صابون ظرف‌شویی باید پانل‌ها را به سطح عملکرد اولیه خود بازگرداند. با این حال، تحقیقات انجام شده در دانشگاه تورکو، فنلاند، به یک نتیجه غیرمنتظره در مورد محصولی رسیده است که اکثر مردم به طور غریزی پس از تمیز کردن پانل های خورشیدی خود به آن روی می آورند. صابون ظرف در واقع می تواند برعکس آنچه شما می خواهید انجام دهید، و با انجام این کار می تواند خروجی را بیشتر کاهش دهد.

این یافته فراتر از صرف پاورقی بودن مهم است. این به عنوان یک درس مهم برای کسانی است که سیستم های PV خود را در آینده حفظ می کنند. به طور خاص، این یافته نشان می دهد که چگونه تعامل بین فیزیک نور و شیمی سطح باید درک شود تا بتوان به درستی هر ماده سیستم PV را حفظ کرد.

پوشش روی پنل های خورشیدی نقش بسیار مهمی دارد زیرا از انعکاس نور خورشید بر روی سطوح پنل جلوگیری می کند. بدون پوشش تقریباً چهار درصد از نور فرودی از سطح پانل منعکس می شود. بنابراین، بدون پوشش، از دست دادن قابل توجهی از فوتون ها برای تبدیل شدن به جریان الکتریکی توسط سلول های خورشیدی وجود خواهد داشت. این پوشش بسیار نازک است (اغلب در نانومتر اندازه گیری می شود) و قدرت نوری آن تنها در صورتی دست نخورده باقی می ماند که سطوح پانل در یک استاندارد بسیار دقیق نگه داشته شوند.

وقتی صابون را به این معادله اضافه می کنید، به سادگی صابون را به آب و صابون اضافه نمی کنید. شما در حال ایجاد یک محلول پیچیده از سورفکتانت ها، چربی زدایی ها، عطرها، مواد نگهدارنده و اغلب کلرید سدیم (نمک) به عنوان غلیظ کننده هستید. در حالی که این مواد برای حل کردن چربی‌ها در بشقاب‌ها به خوبی عمل می‌کنند، اما وقتی روی سطحی{2}}ضد انعکاس{3} ساخته شده توسط انسان استفاده می‌شوند، می‌تواند تعامل بسیار پیچیده‌تری داشته باشد.

محققان جولیانا وارجوپورو و کتی میتونن در دانشگاه تورکو در یک مطالعه فنلاندی، مجموعه‌ای از آزمایش‌ها را بر روی نمونه‌های شیشه فتوولتائیک انجام داده‌اند. محققان صابون ظرفشویی را با انواع دیگر محصولات پاک کننده از جمله اتانول، استون، ایزوپروپانول، شوینده مخصوص ساخته شده برای تمیز کردن پنل های خورشیدی و یک پاک کننده معمولی پنجره مقایسه کردند. دو روش مختلف تست استفاده شد. اولین مورد شامل تمیز کردن نمونه ها با خیساندن آنها در مواد تمیزکننده مختلف در مدت زمان طولانی بود. دومی شامل رشد جلبک ها بر روی سطح شیشه برای تکرار شرایط پاکسازی واقعی بود. نور حاصل از طیف وسیعی از محدوده‌های طول موج با استفاده از یک اسپکتروفتومتر اندازه‌گیری شد تا ببینیم پس از هر روش تمیز کردن چقدر نور منتقل می‌شود. نتایج واضح بود-.

در شیشه تمیز، اکثر محصولات انتقال نور را حفظ کردند یا کمی بهبود دادند. با این حال، صابون ظرف، انتقال را تقریباً 1٪ کاهش داد. روی شیشه‌هایی که با جلبک آلوده شده و سپس تمیز شده بودند، اختلاف بیشتر شد: صابون ظرف 4 درصد در مقایسه با سطوحی که به‌درستی تمیز شده بودند، افت انتقال دائمی ایجاد کرد. این به طور مستقیم به خروجی الکتریسیته{5}}کاهش 3 تا 4 درصدی در بازده انرژی، صرفاً به دلیل استفاده از مواد شوینده اشتباه، ترجمه می‌شود.

مهمتر از همه، تجزیه و تحلیل میکروسکوپی نشان داد که خود پوشش ضد انعکاسی از نظر فیزیکی تخریب یا حکاکی نشده است. موضوع آسیب دائمی نبود بلکه باقیمانده ماندگار بود. صابون ظرف لایه ای از خود به جای گذاشت که اگرچه با چشم غیرمسلح نامرئی بود، اما برای تغییر خواص نوری شیشه کافی بود. حتی شستشوی کامل نیز نتوانست به طور کامل سطوح انتقال اولیه را بازگرداند.

چرا صابون ظرفشویی با سایر پاک کننده ها رفتار متفاوتی دارد؟ پاسخ در فرمول شیمیایی آن نهفته است. صابون های ظرفشویی طوری طراحی شده اند که به سطوح بچسبند-به همین دلیل است که به طور موثر چربی را از روی بشقاب ها جدا می کنند اما به شستشوی کامل نیز نیاز دارند. آنها اغلب حاوی سورفکتانت هایی هستند که بسته به فرمول، یک لایه آب دوست یا آبگریز از خود به جا می گذارند.

وقتی روی شیشه ضد انعکاسی اعمال می‌شود، این باقیمانده‌ها منافذ میکروسکوپی پوشش را پر می‌کنند یا یک لایه یکنواخت ایجاد می‌کنند که ضریب شکست را در سطح تغییر می‌دهد. پوشش ضد انعکاسی با ایجاد یک انتقال تدریجی در ضریب شکست بین هوا و شیشه عمل می کند. هر گونه ماده خارجی که روی آن رسوب می‌کند، این گرادیان را مختل می‌کند، و به طور موثری تلفات بازتابی را که پوشش برای از بین بردن آن طراحی شده بود، بازیابی می‌کند.

بر خلاف ایزوپروپیل الکل و شیشه شوی های حرفه ای، اتانول و استون نیز بسیار موثر هستند، اما شما باید با احتیاط از آنها استفاده کنید و بر اساس پتانسیل آنها برای ایجاد واکنش های شیمیایی با مواد قاب یا درزگیر هستند. این مطالعه نشان داده است که همه این عوامل تمیزکننده فرار و محصولاتی که برای تمیز کردن PV ساخته شده‌اند، به عملکرد نوری آسیب نمی‌رسانند.

در نتیجه این یافته ها، در اینجا چند توصیه برای مالک سیستم PV مسکونی و تجاری وجود دارد:

از استفاده کامل از صابون ظرفشویی خودداری کنید.اگرچه پانل‌های خورشیدی ممکن است بعد از استفاده{0}}با صابون ظرفشویی تمیز به نظر برسند، اما این صابون پسماندهای نامرئی بر جای می‌گذارد که تا زمانی که به طور طبیعی از طریق هوا (باران، اشعه ماوراء بنفش و باد) از بین برود، عملکرد خود را مهار می‌کند. در برخی از مناطق جهان با حداقل بارندگی، مانند بخش جنوب غربی ایالات متحده، باقیمانده مواد شوینده می تواند تا 6 ماه روی ماژول ها باقی بماند.

فقط از محصولات پاک کننده توصیه شده استفاده کنید.محصولات تمیز کننده ای که حاوی ایزوپروپیل الکل (معمولاً غلظت 70٪ یا بالاتر) هستند یا محصولاتی که به طور خاص برای تمیز کردن شیشه به بازار عرضه می شوند، اما فاقد مواد حالت دهنده یا موم هستند، برای استفاده بی خطر هستند. راه حل های هدفمند-برای تمیز کردن پانل های خورشیدی ممکن است قیمت بالاتری داشته باشند. با این حال، شیمی در چنین محصولاتی به طور خاص برای استفاده در پوشش‌های ضد انعکاسی توسعه یافته است.

زمانی که از آب به تنهایی استفاده می کنید از با کیفیت ترین آب ممکن استفاده کنید.در حالت ایده آل، شما باید از آب دیونیزه یا مقطر استفاده کنید. اگر از آب لوله کشی برای تمیز کردن استفاده می کنید، بقایای مواد معدنی را روی ماژول خورشیدی باقی می گذارید و این باقیمانده می تواند اضافه کاری ایجاد کند و میزان نور منتقل شده از آن ناحیه را محدود کند.

روش های مکانیکی را با دقت در نظر بگیرید.برس های نرم یا اسکاج ها قابل قبول هستند. ابزارهای ساینده می توانند شیشه یا پوشش را خراش دهند و باعث آسیب دائمی غیر مرتبط با مواد شیمیایی تمیز کردن شوند.

تحقیقات فنلاندی از تحقیقات همزمانی که توسط مرکز Fraunhofer برای سیلیکون فتوولتائیک در آلمان انجام می‌شود، پشتیبانی می‌کند، که هر دو نشان داده‌اند که بسیاری از راه‌حل‌های تمیزکننده متداول مورد استفاده، آسیب‌های طولانی‌مدت به پوشش‌های ضد انعکاسی پانل‌های خورشیدی وارد می‌کنند. در مجموع، آنها به رسمیت شناختن فزاینده ای در صنعت نشان می دهند که اقدامات تعمیر و نگهداری در خلاء رخ نمی دهد. به این ترتیب، آنها بر طول عمر عملکرد پانل های خورشیدی که با نصب یک سیستم شروع می شود، تأثیر می گذارند.

کاهش 3 تا 4 درصدی راندمان ناشی از تمیز کردن نامناسب ممکن است برای یک ناظر معمولی فاجعه‌بار به نظر نرسد. با این حال، برای یک تاسیسات تجاری که هزاران کیلووات{3}}ساعت سالانه تولید می کند، این یک ضرر مالی معنی دار در طول زمان است. برای سیستم های مسکونی، می تواند به معنای تفاوت بین برآورده کردن انتظارات انرژی و تعجب باشد که چرا تولید کمتر از تاسیسات همسایه به نظر می رسد.

وسوسه استفاده از چیزی که از قبل زیر سینک آشپزخانه است قابل درک است. اما همانطور که این تحقیق نشان می دهد، راحتی هزینه دارد. انتخاب ماده تمیزکننده مناسب نیاز به آموزش تخصصی ندارد{2}}فقط آگاهی. و در انرژی خورشیدی، جایی که حاشیه‌ها و عملکرد بلندمدت اهمیت دارد، چنین انتخاب‌های کوچکی پیامدهای قابل اندازه‌گیری دارند.