מדוע הפאנלים הסולאריים שלך שונאים סבון כלים: צלילה טכנית עמוקה לכימיה של ניקוי

ניקוי פאנלים סולאריים של מערכת ה-PV נראה פשוט מאוד להרבה בעלי פאנלים סולאריים בשל ההיגיון הנראה מאחוריו. לוחות מלוכלכים בדרך כלל מפיקים יותר כוח מפנלים נקיים פשוט כי יש בהם פחות לכלוך ולכן מייצרים פחות כוח ממצבם המקורי לפני הלכלוך, ולכן ניקוים באמצעות חומר ניקוי ביתי נפוץ כמו סבון כלים אמור להחזיר את הפאנלים לרמות הביצועים המקוריות שלהם. עם זאת, מחקר שנערך באוניברסיטת טורקו, פינלנד, הגיע למסקנה בלתי צפויה בנוגע למוצר שרוב האנשים פונים אליו באופן אינסטינקטיבי לאחר ניקוי הפאנלים הסולאריים שלהם; סבון כלים יכול למעשה לעשות בדיוק את ההיפך ממה שאתה רוצה להשיג, ועל ידי כך יכול לדרדר עוד יותר את הפלט.

ממצא זה חשוב מעבר להיותו הערת שוליים בלבד; זה ישמש שיעור חשוב לאלה שישמרו על מערכות ה-PV שלהם בעתיד. באופן ספציפי, ממצא זה ממחיש כיצד יש להבין את האינטראקציה בין הפיזיקה של האור וכימיה פני השטח כדי לשמור כראוי על כל חומר של מערכת PV.

לציפוי בפאנלים סולאריים יש תפקיד חשוב מאוד שכן הוא מונע מאור השמש להיות מוחזר משטחי הפאנל; ללא הציפוי כארבעה אחוזים מהאור הנכנס היו משתקפים משטח הפאנל; לכן, ללא הציפוי, יהיה אובדן משמעותי של פוטונים מהיכולת להפוך לזרם חשמלי על ידי התאים הסולאריים. הציפוי דק מאוד (נמדד לעתים קרובות בננומטרים) והיכולת האופטית שלו תישאר על כנה רק אם משטחי הפאנל יישמרו ברמה מאוד מדויקת.

כשאתה מוסיף סבון למשוואה הזו, אתה לא פשוט מוסיף סבון למים ולסבון. אתה יוצר פתרון מורכב של חומרים פעילי שטח, מסירי שומנים, חומרי ריח, חומרים משמרים ולעתים קרובות נתרן כלורי (מלח) כחומר מעבה. אמנם חומרים אלה פועלים היטב להמסת שומנים על צלחות, אך כאשר משתמשים בהם על משטח אנטי-מעשה ידי אדם, יכולה להיות אינטראקציה מורכבת הרבה יותר.

החוקרים ג'וליאנה ואריופורו וקטי מיטטונן מאוניברסיטת טורקו ערכו סדרה של בדיקות על דגימות זכוכית פוטו-וולטאית במחקר פיני. החוקרים השוו בין סבון כלים למגוון מוצרי ניקוי אחרים כולל אתנול, אצטון, איזופרפנול, חומר ניקוי מיוחד המיוצר במיוחד לניקוי פאנלים סולאריים ומנקה חלונות נפוץ. נעשה שימוש בשתי שיטות בדיקה שונות; הראשון כלל ניקוי הדגימות על ידי השרייתן בחומרי הניקוי השונים לאורך זמן ממושך; השני כלל גידול של אצות על משטח הזכוכית כדי לשחזר תנאי ניקוי בחיים האמיתיים. אור ממספר רב של טווחי אורכי גל נמדד באמצעות ספקטרופוטומטר כדי לראות כמה אור הועבר לאחר כל שיטת ניקוי. התוצאות היו ברורות-.

על זכוכית נקייה, רוב המוצרים שמרו או שיפרו מעט את העברת האור. עם זאת, סבון כלים הפחית את השידור בכ-1%. על זכוכית שהתלכלכה באצות ולאחר מכן נוקתה, הפער התרחב: סבון כלים הותיר אובדן העברה מתמשך של כמעט 4% בהשוואה למשטחים שניקו כהלכה. זה מתורגם ישירות לתפוקת החשמל-הפחתה של 3-4% בתפוקת האנרגיה, פשוט משימוש בדטרגנט הלא נכון.

באופן מכריע, ניתוח מיקרוסקופי גילה שהציפוי האנטי-השתקפות עצמו לא נפרץ או חרוט פיזית. הבעיה לא הייתה נזק קבוע אלא שאריות מתמשכות. סבון כלים השאיר אחריו סרט שאמנם לא נראה בעין בלתי מזוינת, אך הספיק כדי לשנות את התכונות האופטיות של הזכוכית. אפילו שטיפה יסודית לא הצליחה לשחזר את רמות השידור המקוריות במלואן.

מדוע סבון כלים מתנהג בצורה שונה מחומרי ניקוי אחרים? התשובה טמונה בניסוח הכימי שלו. סבוני כלים נועדו להיצמד למשטחים-זו הסיבה שהם מרימים ביעילות את השומן מהצלחות אך גם דורשים שטיפה יסודית. לעתים קרובות הם מכילים פעילי שטח המשאירים סרט הידרופילי או הידרופובי בהתאם לנוסחה.

כאשר מיושמים על זכוכית אנטי-מתשתקפות, שאריות אלו ממלאות את הנקבוביות המיקרוסקופיות של הציפוי או יוצרים סרט אחיד המשנה את מקדם השבירה על פני השטח. הציפוי האנטי-השתקפות פועל על ידי יצירת מעבר הדרגתי במקדם השבירה בין אוויר לזכוכית. כל חומר זר שהופקד עליו משבש את השיפוע הזה, ומשקם למעשה את הפסדי ההשתקפות שהציפוי תוכנן לחסל.

בניגוד לאיזופרופיל אלכוהול וחומרי ניקוי זכוכית מקצועיים, גם אתנול ואצטון יעילים מאוד, אך עליך להשתמש בהם בזהירות על סמך הפוטנציאל שלהם לגרום לתגובות כימיות עם חומרי מסגור או איטום. מחקר זה הוכיח שכל חומרי הניקוי הנדיפים והמוצרים המיועדים- המיועדים לניקוי PV לא פגעו בביצועים האופטיים.

כתוצאה מממצאים אלה, הנה כמה המלצות לבעלי מערכת ה-PV למגורים ולמסחר:

הימנע לחלוטין משימוש בסבון כלים.למרות שפאנלים סולאריים עשויים להיראות נקיים לאחר-שימוש עם סבון כלים, הסבון משאיר אחריו שאריות בלתי נראות, שימשיכו לעכב את הביצועים עד שיוסרו באופן טבעי באמצעות בליה (חשיפה לגשם, UV ורוח). באזורים מסוימים בעולם עם כמות גשמים מינימלית, כמו החלק הדרום מערבי של ארה"ב, שאריות חומרי הניקוי יכולות להישאר על מודולים למשך 6 חודשים.

השתמש רק במוצרי ניקוי מומלצים.מוצרי ניקוי המכילים אלכוהול איזופרופיל (בדרך כלל ריכוז של 70% ומעלה) או מוצרים משווקים מסחרית במיוחד לניקוי זכוכית אך אינם מכילים חומרי מיזוג או שעווה בטוחים לשימוש. פתרונות ייעודיים-לניקוי פאנלים סולאריים עשויים להיות במחיר גבוה יותר; עם זאת, הכימיה במוצרים כאלה פותחה במיוחד לשימוש על ציפויים אנטי--מחזירי אור.

השתמש במים באיכות הגבוהה ביותר האפשרית כאשר אתה משתמש במים לבד.באופן אידיאלי, אתה צריך להשתמש במים דה-יונים או מזוקקים. אם אתה משתמש במי ברז לניקוי, אתה תשאיר שאריות מינרלים מאחורי המודול הסולארי והשאריות האלה עלולות להצטבר שעות נוספות ולהגביל את כמות האור המועברת דרך האזור הזה.

שקול היטב שיטות מכניות.מברשות רכות או מגבים מקובלים; כלים שוחקים יכולים לשרוט את הזכוכית או הציפוי, ולגרום לנזק קבוע שאינו קשור לכימיה של הניקוי.

החקירה הפינית תומכת בחקירות מקבילות המתנהלות על ידי מרכז Fraunhofer for Silicon Photovoltaics בגרמניה, שניהם הראו שרבים מפתרונות הניקוי הנפוצים בשימוש יגרמו ל-נזק לטווח ארוך לציפויים האנטי--רפלקטיביים בפאנלים סולאריים. ביחד, הם מפגינים הכרה גוברת בתוך התעשייה שפעולות תחזוקה אינן מתרחשות בתוך ואקום; ככאלה, הם ישפיעו על אורך החיים של ביצועי הפאנלים הסולאריים החל מהתקנת מערכת.

אובדן יעילות של 3-4% כתוצאה מניקוי לא תקין עשוי שלא להישמע קטסטרופלי למתבונן מזדמן. עם זאת, עבור התקנה מסחרית המפיקה אלפי קילוואט-שעות בשנה, זה מייצג הפסד כספי משמעותי לאורך זמן. עבור מערכות מגורים, זה יכול להיות ההבדל בין עמידה בציפיות האנרגיה לבין תהייה מדוע הייצור נראה נמוך יותר ממתקנים שכנים.

הפיתוי להשתמש במה שכבר מתחת לכיור המטבח מובן. אבל כפי שהמחקר הזה מדגים, לנוחות יש מחיר. בחירת חומר הניקוי הנכון אינה דורשת הכשרה מיוחדת-רק מודעות. ובאנרגיה סולארית, שבה שוליים וביצועים-לטווח ארוך חשובים, לבחירות קטנות כל כך יש השלכות מדידות.