Ученые из Университета Порт-Саида разработали уникальное самоочищающееся гидрофильное нанопокрытие, которое демонстрирует значительное увеличение эффективности солнечных панелей, защищая их от загрязнения. Это нанопокрытие, разработанное для уменьшения накопления пыли и других загрязнений на поверхности панелей, способствует увеличению выработки электроэнергии за счет поддержания их чистоты даже в условиях длительной эксплуатации на открытом воздухе.
Для создания нового покрытия исследователи использовали смесь этанола, деионизированной воды, гидроксида аммония и тетраэтилортосиликата. При приготовлении раствора они взяли 50 мл этанола в качестве растворителя, добавили 1 мл деионизированной воды и 2,2 мл 35%-го гидроксида аммония. Затем к смеси добавили 5 мл тетраэтилортосиликата и перемешивали состав со скоростью 300 об/мин в течение трех часов. Готовое покрытие нанесли на поликристаллическую солнечную батарею с номинальной эффективностью 13,71% и максимальной мощностью 60 Вт.
Гидрофильные поверхности имеют угол контакта с водой (WCA) менее 90° и высокую поверхностную энергию, что способствует равномерному распределению капель воды в тонкие пленки. Когда вода испаряется, она удаляет пыль и загрязнения с поверхности панели, очищая ее. Это явление помогает поддерживать чистоту солнечной панели, минимизируя потери из-за загрязнения и тем самым повышая ее эффективность.
Исследователи тестировали панели с покрытием и без него на открытом воздухе в течение десяти месяцев. Измерения показали, что панель с гидрофильным нанопокрытием демонстрировала на 64,7% более высокий ток короткого замыкания по сравнению с контрольной панелью без покрытия. В среднем, панель с покрытием достигала тока короткого замыкания 2,8 А, тогда как контрольная панель – 1,7 А.
Гидрофильное нанопокрытие также способствовало значительному росту эффективности панелей. Панель с покрытием достигала эффективности на уровне 12-13,5%, в отличие от 7-8% у панели без покрытия. Кроме того, выходная мощность панели с покрытием варьировалась от 7 Вт до 38 Вт с средним значением 24,75 Вт, тогда как у контрольной панели – от 3 Вт до 23 Вт, со средним значением 14 Вт.
Результаты исследования показывают, что внедрение таких нанопокрытий может оказать значительное влияние на развитие фотоэлектрической индустрии. Благодаря способности защищать солнечные панели от загрязнений, эти покрытия не только увеличивают срок их службы, но и способствуют экономии средств за счет снижения необходимости частой очистки и увеличения выработки электроэнергии.
