Супергидрофобное нанокомпозитное покрытие повышает выходную мощность фотоэлектрических систем на 16 % и превосходит ручную очистку
На сайте инверторы ру, вы можете купить аккумулятор FIAMM FG 22703
Индийская исследовательская группа разработала прозрачное нанокомпозитное покрытие, которое делает солнечные панели супергидрофобными, обеспечивая их самоочищение и снижая потери производительности из-за пыли. Шесть месяцев испытаний на открытом воздухе показали, что панели с покрытием вырабатывают на 16 % больше энергии, чем панели, покрытые пылью, и на 7 % больше, чем панели, очищенные вручную, а также снижают температуру и повышают стабильность.
Экспериментальная установка
Исследовательская группа из Индии разработала самоочищающееся покрытие для фотоэлектрических панелей, которое включает наночастицы диоксида кремния (SiO2) в матрицу из полидиметилсилоксана (ПДМС), образуя нанокомпозит, который затем наносится на стеклянную подложку модуля.
«Новизна этой исследовательской работы заключается в комплексной экспериментальной и вычислительной оценке супергидрофобного нанокомпозитного покрытия PDMS/SiO₂ для солнечных фотоэлектрических панелей», — рассказал автор исследования К. Айянар в интервью. «В отличие от предыдущих исследований, которые в основном были сосредоточены на гидрофобных свойствах покрытия или его способности к самоочищению, в данной работе мы провели долгосрочные испытания на открытом воздухе и с помощью метода оптимизации роя частиц (Particle Swarm Optimization, PSO) определили пять параметров однодиодной фотоэлектрической модели».
«В ходе исследования проводилось прямое сравнение фотоэлектрических панелей с покрытием, очищенных вручную и покрытых естественным слоем пыли, в идентичных условиях окружающей среды. Это позволило всесторонне оценить эффективность покрытия в снижении потерь мощности, связанных с пылью, и повышении производительности фотоэлектрических систем», — продолжил ученый.
Исследователи подготовили супергидрофобное нанокомпозитное покрытие, диспергировав 1% наночастиц SiO₂ в этаноле с помощью магнитного перемешивания и ультразвука. Затем суспензию смешали с базовым полимером PDMS и отвердителем, нанесли на фотоэлектрическое стекло методом распыления и отвердили при температуре 80 °C в течение двух часов, чтобы получить прозрачное покрытие толщиной примерно от 1,5 до 2,0 мкм.
Экспериментальная установка состояла из трех идентичных фотоэлектрических модулей мощностью 165 Вт с КПД 15,8 %. Одну панель покрыли слоем PDMS/SiO₂, другую оставили без покрытия, но ежедневно очищали вручную, а третью оставили без покрытия и подвергли естественному накоплению пыли. Модули были установлены на крыше здания, выходящей на южную сторону, в штате Тамилнад, Индия, под углом наклона 30° и подвергались воздействию внешних условий в течение шести месяцев летом 2025 года.
После экспериментов исследователи использовали измеренные данные зависимости силы тока от напряжения (I-V) для модуля с покрытием, чтобы откалибровать стандартную однодиодную фотоэлектрическую модель. Они определили пять электрических параметров модели с помощью алгоритма роя частиц, который минимизировал разницу между смоделированными и измеренными характеристиками I-V.
«Самым удивительным результатом этой исследовательской работы стало то, что солнечная панель с покрытием из полидиметилсилоксана и диоксида кремния превзошла по характеристикам даже панель, очищенную вручную», — сказал Айянар. «Панель с покрытием выдавала примерно на 16% больше энергии, чем запыленная эталонная панель, и на 7% больше, чем панель, очищенная вручную. Это доказывает, что самоочищающееся покрытие может быть эффективнее стандартной ручной очистки».
Ученый также объяснил, что покрытие снижает температуру панели до 12%, повышает стабильность работы и позволяет удалять пыль с помощью естественного ветра и воды без использования внешней энергии или вмешательства человека. «Кроме того, модель PSO показала отличное соответствие экспериментальным результатам с очень низкой среднеквадратической ошибкой (RMSE) 0,06, что подтверждает точность вычислительного подхода», — добавил Айянар.
Новая технология нанесения покрытия была описана в статье «Полимер с покрытием из диоксида кремния на солнечных фотоэлектрических элементах для повышения выходной мощности — экспериментальное исследование», опубликованной в Next Energy. В исследовании приняли участие ученые из индийского Института технологий и науки PSN и Инженерного колледжа Вайгай.