Naukowcy z Indyjskiego Instytutu Technologii w Bombaju (IIT Bombay) przeprowadzili badania nad wpływem robotycznego czyszczenia na powłoki antybrudowe stosowane w modułach fotowoltaicznych. Wyniki wskazują, że obecność kurzu podczas cykli czyszczenia może znacząco skrócić żywotność tych powłok.
Kluczowe wnioski z badań
Zespół wykorzystał przyspieszony test ścierania, który odwzorowuje rzeczywiste warunki polowe, aby zbadać wpływ kurzu, materiału szczotki, kierunku obrotów oraz prędkości czyszczenia na cztery komercyjne powłoki hydrofobowe. Jak wyjaśniła współautorka badania, Sonali Bhaduri, „kurz podczas czyszczenia okazał się najbardziej niszczącym czynnikiem, skracając żywotność powłoki do około 1/82 wartości obserwowanej przy czyszczeniu bez kurzu”. Dodatkowo, użycie twardszego materiału szczotki skracało żywotność powłoki do około jednej trzeciej, podobnie jak obracanie szczotki w kierunku jazdy. Zmniejszenie prędkości poziomej z 0,4 m/s do 0,1 m/s również prowadziło do około trzykrotnego skrócenia żywotności.
Metodologia i testowane powłoki
Badacze ocenili cztery komercyjne powłoki antybrudowe, oznaczone jako A, B, C i D. Powłoki A, B i D były oparte na fluoropolimerach, a powłoka C na fenylosilikonie. Żadna z nich nie wykazywała właściwości antyrefleksyjnych, a ich początkowa przepuszczalność ważona widmem słonecznym była porównywalna z niepowlekanym szkłem. W laboratorium opracowano stanowisko do testów ścierania, które odtwarza kluczowe czynniki stresowe, takie jak cykle termiczne, kondensacja rosy, osadzanie kurzu i czyszczenie szczotką. Próbki chłodzono do 21°C, nanosino mgłę wodną, osadzano kurz, a następnie podgrzewano do 65°C. Obciążenie kurzem wynosiło 0,2 mg/cm², co odpowiada około dwóm tygodniom naturalnego zabrudzenia w kampusie IIT Bombay.
Wpływ różnych parametrów
Analiza wykazała, że kurz był dominującym czynnikiem degradacji powłok, a następnie rosa. Po 120 cyklach testowych wszystkie powłoki wykazały znaczące zmiany kąta staczania, a powłoki A i C również znaczne zmniejszenie przepuszczalności. Powłoka C była szczególnie podatna na uszkodzenia i została całkowicie usunięta po 120 cyklach. Kierunek obrotów szczotki miał silny wpływ na ścieranie – obrót zgodny z kierunkiem jazdy powodował przeciąganie cząstek kurzu po powierzchni, prowadząc do poważnych zarysowań. Zmniejszenie prędkości czyszczenia z 0,4 m/s do 0,1 m/s zwiększało kontakt szczeciny z powierzchnią, co przyspieszało degradację. Po 3700 cyklach powłoka C straciła około 50% swojej powierzchni przy obu prędkościach, ale wolniejsze czyszczenie powodowało większe zmniejszenie twardości szczeciny.
Zalecenia dla praktyki
Na podstawie wyników naukowcy zaproponowali kilka środków minimalizujących uszkodzenia podczas bez wodnego czyszczenia modułów PV. Zalecają optymalizację interwałów czyszczenia, aby zapobiec nadmiernemu gromadzeniu się kurzu, stosowanie szczotek z miękkim włosiem, np. z mikrofibry, unikanie obracania szczotek w kierunku jazdy oraz unikanie niskich prędkości poziomych. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie „Progress in Photovoltaics”. Ten sam zespół wcześniej badał wpływ deszczu na powłoki antybrudowe, wykazując, że żywotność powłok może się znacznie różnić w zależności od lokalnego klimatu i warunków instalacji.
Źródło: pv magazine EN
