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靜電可清除太陽能電板的灰塵

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科技產業資訊室(iKnow) - 黃松勳 發表於 2022年3月22日
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圖、靜電可清除太陽能電板的灰塵

麻省理工學院的研究人員創造了一個不需要用水而是使用靜電的方式來清潔太陽能電板。每年可以節省約450億公升的水。
 
位於阿拉伯聯合大公國的「Mohammed bin Rashid Al Maktoum太陽能發電園區」及美國加州「沙漠陽光太陽能農場」是世界上數一數二的大型太陽能農場,都是坐落在沙漠中。這些環境通常都佈滿落塵,且灰塵顆粒會迅速聚集在太陽能電板上,大約一個月時間的灰塵累積會使太陽能電池板的產量減少約40%。過去去除太陽能電板上灰塵最常見的方法就是將大量的蒸餾水噴灑到太陽能電池板上,這個過程成本高昂且不永續,估計每年用水量450億公升,足以為200萬人提供飲用水,且水清潔約佔太陽能裝置運營成本的10%。
 
灰塵通常不導電,然而空氣中的水分附著在灰塵顆粒的表面時,就會發生變化,該過程稱為吸附。覆蓋在太陽能電池板上的薄玻璃也不是導體,為了改變這一點,研究團隊在實驗室中製造了一個透過靜電的無水方式來清潔太陽能電板,他們在太陽能電池板的表面添加了一層5奈米的氧化鋅及鋁的透明層。然後在這塊有金屬特性的面板放在佈滿灰塵的面板上方,並在金屬板及面板上之間施加了12千伏特的電場,讓兩層面板分別成為電極及導體,與非金屬電路的一部份進行接觸。
 
太陽能電池板及灰塵帶正電,而金屬面板則帶負電。隨著電板在面板上掃過,灰塵顆粒會產生相互排斥並且分散。在大約30%的相對濕度下,灰塵顆粒吸收了足夠的水分,就可以完全從實驗室中太陽能電板上清除,進而恢復損失功率95%的輸出。
 
透過消除對水清潔的依賴、消除可能含有腐蝕性化合物的灰塵積聚以及降低總體運營成本,此類系統有可能顯著提高太陽能裝置的整體效率和可靠性。該研究發表在Science Advances期刊上。(646字;圖1)
 

參考資料:
Static electricity can keep desert solar panels free of dust. New Scientist,2022/3/11
Electrostatic dust removal using adsorbed moisture–assisted charge induction for sustainable operation of solar panels. Science Advanced,2022/3/11
 
 
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