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編者按：灰塵是影響太陽(yáng)能發(fā)電效率的關(guān)鍵因素之一 ?；覊m在組件表面的積累, 增大了光伏組件的傳熱熱阻,  影響其散熱，導(dǎo)致出現(xiàn)暗斑和熱斑效應(yīng)，加劇電池板老化?；覊m顆粒對(duì)光的反射吸收和遮擋作用, 影響光伏電池板對(duì)光的吸收。 當(dāng)濕潤(rùn)的酸性或堿性灰塵附在玻璃蓋板表面時(shí),  玻璃表面就會(huì)慢慢被侵蝕,。

大氣灰塵是影響太陽(yáng)能發(fā)電效率的關(guān)鍵因素之一 ,灰塵污染會(huì)大幅降低光伏電站發(fā)電量, 估計(jì)每年至少在5%以上, 如按照2020年全球裝機(jī)量預(yù)計(jì)將達(dá)到500GW左右計(jì)算, 每年因灰塵降低發(fā)電量而造成的經(jīng)濟(jì)損失將高達(dá)50億美元。隨著電站裝機(jī)量的不斷增長(zhǎng), 這一損失會(huì)愈發(fā)嚴(yán)重—2030年全球裝機(jī)總量約1400GW時(shí), 灰塵造成的經(jīng)濟(jì)損失預(yù)計(jì)將高達(dá)130億美元。

01 溫度影響

目前光伏電站較多使用硅基太陽(yáng)電池組件, 該組件對(duì)溫度十分敏感, 隨灰塵在組件表面的積累, 增大了光伏組件的傳熱熱阻, 成為光伏組件上的隔熱層, 影響其散熱。研究表明太陽(yáng)能電池溫度上升1℃, 輸出功率約下降0.5%。且電池組件在長(zhǎng)久陽(yáng)光照射下, 被遮蓋的部分升溫速度遠(yuǎn)大于未被遮蓋部分, 致使溫度過高出現(xiàn)燒壞的暗斑。正常照度情況下, 被遮蓋部分電池板會(huì)由發(fā)電單元變?yōu)楹碾妴卧? 被遮蔽的光伏電池會(huì)變成不發(fā)電的負(fù)載電阻, 消耗相連電池產(chǎn)生的電力, 即發(fā)熱, 這就是熱斑效應(yīng)。此過程會(huì)加劇電池板老化, 減少出力, 嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起組件燒毀。

02  遮擋影響

灰塵附著在電池板表面, 會(huì)對(duì)光線產(chǎn)生遮擋, 吸收和反射等作用, 其中最主要是對(duì)光的遮擋作用?；覊m顆粒對(duì)光的反射吸收和遮擋作用, 影響光伏電池板對(duì)光的吸收, 從而影響光伏發(fā)電效率?；覊m沉積在電池板組件受光面, 首先會(huì)使電池板表面透光率下降;其次會(huì)使部分光線的入射角度發(fā)生改變, 造成光線在玻璃蓋板中不均勻傳播。有研究顯示在相同條件下, 清潔的電池板組件與積灰組件相比, 其輸出功率要高出至少5%, 且積灰量越高,組件輸出性能下降越大。

03  腐蝕影響

光伏面板表面大多為玻璃材質(zhì), 玻璃的主要成分是二氧化硅和石灰石等, 當(dāng)濕潤(rùn)的酸性或堿性灰塵附在玻璃蓋板表面時(shí), 玻璃蓋板成分物質(zhì)都能與酸或堿反應(yīng)。隨著玻璃在酸性或堿性環(huán)境里的時(shí)間增長(zhǎng), 玻璃表面就會(huì)慢慢被侵蝕, 從而在表面形成坑坑洼洼的現(xiàn)象, 導(dǎo)致光線在蓋板表面形成漫反射, 在玻璃中的傳播均勻性受到破壞, 光伏組件蓋板越粗糙, 折射光的能量越小, 實(shí)際到達(dá)光伏電池表面的能量減小, 導(dǎo)致光伏電池發(fā)電量減小。并且粗糙的、帶有粘合性殘留物的黏滯表面比更光滑的表面更容易積累灰塵。而且灰塵本身也會(huì)吸附灰塵, 一旦有了初始灰塵存在, 就會(huì)導(dǎo)致更多的灰塵累積, 加速了光伏電池發(fā)電量的衰減。

04  灰塵清潔理論分析

戶外放置的光伏組件玻璃表面會(huì)俘獲和積累灰塵顆粒, 形成阻擋光線入射電池片的灰塵覆蓋層。重力、范德瓦爾斯力、靜電場(chǎng)力均對(duì)灰塵積累產(chǎn)生貢獻(xiàn)?；覊m顆粒不僅與光伏玻璃表面有力的作用, 顆粒之間也存在互作用。對(duì)灰塵進(jìn)行清潔就是將灰塵從電池板表面移除。移除電池板表面灰塵要克服灰塵與電池板間的粘附作用力。電池板上灰塵有一定厚度, 對(duì)其進(jìn)行清潔時(shí), 可對(duì)其施加平行負(fù)載、與電池板呈一定夾角 (或垂直) 的負(fù)載或?qū)覊m層施加旋轉(zhuǎn)力矩 , 破壞灰塵與電池板間的粘附作用, 進(jìn)而移除灰塵。

q—平行與電池板的負(fù)載;F—與電池板有一定夾角或垂直的負(fù)載;M—對(duì)灰塵層施加的旋轉(zhuǎn)力矩

對(duì)于灰塵顆粒移除要克服灰塵顆粒切向粘附力和法向粘附力, 法向粘附力即為灰塵顆粒與電池板間的粘附力, 切向粘附力相對(duì)很小一般可忽略。若從垂直方向移除灰塵則僅需要克服法向粘附力, 例如用水清潔, 將灰塵顆粒潤(rùn)濕的過程, 主要克服法向粘附力。水清潔時(shí)主要使得分子間間距增大減小范德華引力和產(chǎn)生浮力作用, 克服灰塵顆粒粘附受力的范德華力和重力。水中加入表面活性劑使得效果更明顯, 而且還會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的靜電力使得灰塵從電池板上移除?；覊m顆粒與電池板相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)還要克服切向粘附力。


原標(biāo)題：【光伏百科】灰塵對(duì)光伏發(fā)電有哪些影響？