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自清洁太阳能电池板

日期:2011-05-06    来源:《麻省理工科技创业》  作者:凯文•布利斯

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2011
05/06
10:38
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关键词: 太阳能 电池

   一项用于火星探测任务的技术也许亦能用于地球沙漠中的太阳能设备。
  
   安放太阳能电池板的最佳地点之一就是阳光充足的沙漠。但是沙漠也充满风沙,这就意味着必须经常清洗电池板,不让尘埃阻挡电池板吸收阳光。新的技术能提供解决方案——让太阳能电池板自我清洁。

    这项技术将服务于未来的火星探测器,但是它也能用在地球上,让太阳能电池板保持峰值运行。它利用静电除去尘埃,将其吹到电池板的边缘。它能在两分钟的循环里除去90%的尘埃,波士顿大学的研究教授马莱•马宗德(Malay Mazumder)说,他领导了这项研究。8月底在波士顿举行的美国化学学会(American Chemical Society)上展示了这项技术。
 
    聚集在太阳能电池板上的尘埃阻碍了光线,会毁坏月球或火星上的探测器。Spirit和Opportunity火星漫游者维持的时间比预计的要长,因为偶尔的阵风清洁了它们的电池板。“但是我们不会一直这么幸运,” 美国宇航局的喷射推进实验室(Jet Propulsion Laboratory)项目总监劳•苏拉姆普第(Rao Surampudi)说。事实上,20世纪90年代的火星探路者就没能得益于这样的阵风。
 
    尘埃也会破坏地球上的太阳能设备。例如,阿联酋的一个大型10兆瓦太阳能发电厂就因为沙尘暴而使电力生产减少了40%。清洗电池板会花大量时间,需要昂贵的自动设备——并且消耗大量水,在沙漠中这是一种宝贵的资源。“有了这项技术,太阳能电池板就能自动清洁,不需要水或劳动力,” 马宗德说。
 
    该系统利用了这样一个原理:大多数的尘埃粒子,尤其是在干燥的环境中,都是带电的。透明的电极材料如氧化铟锡为电池板的表面通上交流电。由于它会在正极和负极之间来回波动,其就能制造出一个排斥正负带电粒子的电场。电场还会帮助将电荷传导给不带电的尘埃粒子,使得它们在与电池板接触后能被快速除去。研究人员这样设计系统是为了使电场从电池板的一端移到那一端,逐渐去除尘埃,直到它掉落。

    这个系统不会消耗太多的能量——电流很小,而且通常它每天只需工作两到五分钟,马宗德说。这个系统还包括一个传感器,来确定电池板什么时候需要清洁。当尘埃变得潮湿泥泞时,这套系统就无法起效,因此需要在下雨前启动除尘。

    马宗德的技术是美国宇航局资助的两种太阳能电池板清洁技术之一。另一项技术是震动整块电池板抖落灰尘。目前还不清楚对空间任务来说哪一项技术更可行,苏拉姆普第说,他管理者这两项除尘技术。他表示,用震动的方法更简单,而且不需对太阳能电池板改动太多。但是它在去除颗粒方面不如使用电场的方法好。至于陆地上的应用,马宗德的技术必须与其他潜在的无水清洁太阳能电池板方法相竞争,例如对着电池板吹空气,或者增加不粘层。

    马宗德认为,可以证明电场的技术生产起来很方便,,因为许多太阳能生产商已经拥有沉积透明电极的设备,可以在电池板上产生电场。他表示接下来的步骤是确定能否实现研究人员的目标,把生产成本控制在太阳能电池板总成本的1%以下。但是该系统的价值取决于在不同的地区,太阳能电池板遭遇尘埃的程度。公用事业单位表示,传统的用水清洗,对于Southern California Edison运营的大型屋顶太阳能电池板系统来说,就足够好了。

  

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