אבק אטמוספרי הוא אחד הגורמים המרכזיים המשפיעים על היעילות של ייצור חשמל סולארי. זיהום אבק יפחית במידה ניכרת את ייצור החשמל של תחנות כוח פוטו-וולטאיות, שעל פי ההערכות עומד על לפחות 5 אחוזים בשנה. אם ההספק העולמי המותקן צפוי להגיע לכ-500GW בשנת 2020, ייצור החשמל השנתי יקטן עקב אבק. ההפסד הכלכלי שייגרם מהנפח יגיע עד 5 מיליארד דולר. ככל שהבסיס המותקן של תחנות הכוח ימשיך לגדול, הפסד זה יהפוך לחמור יותר - כאשר ההספק המותקן העולמי יהיה כ-1400GW בשנת 2030, ההפסד הכלכלי הנגרם על ידי אבק צפוי להגיע ל-13 מיליארד דולר אמריקאי.
01
אפקט טמפרטורה
כיום, תחנות כוח פוטו-וולטאיות משתמשות בעיקר במודולים של תאים סולאריים המבוססים על סיליקון, שהם מאוד רגישים לטמפרטורה. עם הצטברות אבק על פני המודולים, התנגדות העברת החום של המודולים הפוטו-וולטאיים מוגברת, והם הופכים לשכבת בידוד החום על המודולים הפוטו-וולטאיים, מה שמשפיע על פיזור החום שלהם. . מחקרים הראו שטמפרטורת התא הסולארי עולה במעלה אחת, והספק המוצא יורד בכ-0.5 אחוז. בנוסף, כאשר מודול הסוללה חשוף לאור שמש לאורך זמן, החלק המכוסה מתחמם הרבה יותר מהר מהחלק הלא מכוסה, וכתוצאה מכך כתמים כהים שרופים כאשר הטמפרטורה גבוהה מדי. בתנאי תאורה רגילים, החלק המוצל של הפאנל ישתנה מיחידת ייצור חשמל ליחידת צריכת חשמל, והתא הפוטו-וולטאי המוצל יהפוך לנגד עומס שאינו מייצר חשמל, אשר צורך את הכוח המופק מהסוללה המחוברת, אשר הוא, יצירת חום, שהוא אפקט הנקודה החמה. תהליך זה יחמיר את הזדקנות לוח הסוללה, יקטין את התפוקה ויגרום לשריפת הרכיבים במקרים חמורים.
02
אפקט החסימה
האבק נצמד לפני השטח של לוח הסוללה אשר יחסום, יספוג וישקף את האור, כאשר החשוב שבהם הוא חסימת האור. השפעת ההשתקפות, הספיגה וההצללה של חלקיקי אבק על האור משפיעה על בליעת האור על ידי לוחות פוטו-וולטאיים, ובכך משפיעה על יעילות ייצור החשמל הפוטו-וולטאי. האבק המושקע על המשטח הקולט-אור של רכיבי הפאנל יקטין תחילה את העברת האור של משטח הפאנל; שנית, זווית הפגיעה של אור כלשהו תשתנה, מה שיגרום לאור להתפשט בצורה לא אחידה במכסה הזכוכית. מחקרים הראו שבאותם תנאים, עוצמת המוצא של רכיבי פאנל נקיים גבוהה לפחות ב-5 אחוזים מזו של מודולי עיבוי, וככל שכמות העיכול גבוהה יותר, כך הירידה בביצועי הפלט של המודול גדולה יותר.
03
השפעות קורוזיה
פני השטח של לוחות פוטו-וולטאיים עשויים ברובם מזכוכית, והמרכיבים העיקריים של הזכוכית הם סיליקה ואבן גיר. כאשר אבק חומצי או אלקליין רטוב מחובר לפני השטח של מכסה הזכוכית, מרכיבי מכסה הזכוכית יכולים להגיב עם חומצה או אלקלי. ככל שעולה זמן הזכוכית בסביבה חומצית או אלקלית, פני הזכוכית יישחקו באיטיות, וכתוצאה מכך היווצרות בורות ובורות על פני השטח, וכתוצאה מכך השתקפות מפוזרת של אור על פני צלחת הכיסוי, ונהרסת אחידות הריבוי בכוס. , ככל שצלחת הכיסוי של המודול הפוטו-וולטאי יותר מחוספסת, האנרגיה של האור השבור קטנה יותר, והאנרגיה בפועל המגיעה לפני השטח של התא הפוטו-וולטאי פוחתת, וכתוצאה מכך ירידה בייצור החשמל של התא הפוטו-וולטאי. ומשטחים מחוספסים ודביקים עם שאריות דבק נוטים לצבור יותר אבק מאשר משטחים חלקים יותר. יתרה מכך, האבק עצמו גם ימשוך אבק. ברגע שהאבק הראשוני קיים, זה יוביל להצטברות רבה יותר של אבק ויאיץ את הנחתה של ייצור החשמל של תאים פוטו-וולטאיים.
04
ניתוח תיאורטי של ניקוי אבק
משטח הזכוכית של מודולים פוטו-וולטאיים הממוקמים בחוץ יכול ללכוד ולצבור חלקיקי אבק, וליצור כיסוי אבק שחוסם את כניסת האור לתאים. כוח הכבידה, כוחות ואן דר ואלס וכוחות שדה אלקטרוסטטי תורמים כולם להצטברות אבק. חלקיקי אבק לא רק מקיימים אינטראקציה חזקה עם משטח הזכוכית הפוטו-וולטאית, אלא גם מקיימים אינטראקציה זה עם זה. כדי לנקות את האבק זה להסיר את האבק מפני השטח של הפאנל. כדי להסיר את האבק על פני לוח הסוללה, יש צורך להתגבר על ההידבקות בין האבק ללוח הסוללה. לאבק על לוחית הסוללה יש עובי מסוים. בעת ניקויו, ניתן להפעיל עומס מקביל, עומס בזווית מסוימת (או אנכית) על לוחית המצבר, או מומנט מסתובב על שכבת האבק כדי להרוס את ההידבקות בין האבק ללוחית המצבר. אפקט תוסף, ובכך מסיר אבק.
q - העומס במקביל ללוחית הסוללה; F - העומס בזווית מסוימת או בניצב ללוחית הסוללה; M - מומנט הסיבוב המופעל על שכבת האבק
להסרת חלקיקי אבק, יש צורך להתגבר על כוח ההידבקות המשיק וכוח ההיצמדות הרגיל של חלקיקי האבק. כוח ההיצמדות הרגיל הוא כוח ההידבקות בין חלקיקי האבק ללוחית הסוללה, וכוח ההידבקות המשיק קטן יחסית ובדרך כלל ניתן להתעלם ממנו. . אם מסירים את האבק מהכיוון האנכי, יש צורך רק להתגבר על כוח ההידבקות הרגיל, כמו ניקוי במים, תהליך הרטבת חלקיקי האבק, בעיקר כדי להתגבר על כוח ההידבקות הרגיל. כאשר המים מנוקים, המרחק הבין-מולקולרי גדל בעיקר, מה שמפחית את משיכה של ואן דר ואלס ומייצר ציפה, ומתגבר על כוח ואן דר ואלס כוח המשיכה של חלקיקי אבק. הוספת חומר פעיל למים הופכת את האפקט ליותר בולט, וגם מייצרת כוח אלקטרוסטטי חזק שמסיר אבק מהפנלים. יש להתגבר על כוח ההיצמדות המשיק גם כאשר חלקיקי האבק נעים ביחס ללוחית הסוללה.