倫敦帝國(guó)理工學(xué)院和卡爾斯魯厄理工學(xué)院的科學(xué)家們調(diào)查了沙塵污染對(duì)阿曼太陽能組件玻璃表面的影響。阿曼的一半國(guó)土都是沙漠。

他們研究了沙塵污染對(duì)光伏電池板在光功率和電功率性能方面的影響。研究合著者Christos Markides告訴《光伏》雜志：“我們還展開了沙塵污染的經(jīng)濟(jì)學(xué)分析，但尚未發(fā)表。研究結(jié)果表明，經(jīng)濟(jì)損失在很大程度上取決于具體位置。”

這項(xiàng)研究基于從阿曼首都馬斯喀特的一個(gè)污物處理站收集而來的60個(gè)樣本。

論文指出：“由于沙塵污染損失可能被高估/低估，要估算實(shí)際光伏裝置的發(fā)電量仍然具有挑戰(zhàn)性。沙塵污染損失在很大程度上取決于顆粒尺寸、形狀及相關(guān)的光譜，這些對(duì)光伏電池板的性能會(huì)產(chǎn)生重大影響。在本篇論文中，我們展示了針

對(duì)沙塵污染展開的廣泛戶外實(shí)驗(yàn)測(cè)試活動(dòng)的結(jié)果，應(yīng)用了詳細(xì)的表征技術(shù)，同時(shí)考慮了由此導(dǎo)致的損失。”

在這篇最近發(fā)表在《可再生能源》雜志上的、題為《玻璃表面污垢的表征及其對(duì)光學(xué)和太陽能光伏性能的影響》的論文中，Markides及其同事解釋道，檢測(cè)樣本是由低鐵玻璃試片制成的。在太陽能產(chǎn)業(yè)中，這些試片常被來封裝光伏組件的頂層。他們?cè)?021年的每個(gè)月底收集玻璃樣本，且區(qū)分雨季和旱季兩個(gè)季節(jié)。在每個(gè)收集期，研究人員分別采集傾斜角度為0、23、45和90度的四個(gè)樣本。

隨后，他們將這些樣本送往倫敦進(jìn)行透光率測(cè)試。分析表明，水平樣品的相對(duì)透射率在雨季降低65%、在旱季降低68%且全年降低64%。

研究小組補(bǔ)充道：“相比之下，垂直試片的相對(duì)透射率分別降低34%、19%和31%。而三種不同傾斜角度的濕試片、干試片和一年試片的平均相對(duì)透射率分別降低44%、49%和42%。”

污物處理站

圖片：倫敦帝國(guó)理工學(xué)院，《可再生能源》，知識(shí)共享許可協(xié)議4.0

基于這些結(jié)果，研究人員計(jì)算了單晶光伏組件在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件(即1000瓦/平方米的輻射強(qiáng)度和25攝氏度的溫度)下的預(yù)期電力損耗。

他們補(bǔ)充道：“采用雨季、旱季和全年水平樣本測(cè)得的相對(duì)透射率降幅分別對(duì)應(yīng)于67%、70%和66%的預(yù)測(cè)發(fā)電量相對(duì)降幅。按照23度的局部?jī)A斜角度估計(jì)，每月相對(duì)透射率損失約30%，導(dǎo)致每月研究地點(diǎn)的等效相對(duì)光伏功率下降約30%。”

然后，科學(xué)家們使用X射線和電子顯微鏡分析了土壤顆粒的特征。由于所有的玻璃樣品都取自同一個(gè)地方，科學(xué)家假設(shè)它們的污垢具有完全相同的材料特征。因此，他們只分析了雨季和旱季以及全年的水平玻璃試片。

他們強(qiáng)調(diào)：“X射線衍射(XRD)結(jié)果表明，全年水平沙塵污染試片上含有多種礦物質(zhì)，如二氧化硅、碳酸鈣、碳酸鈣鎂、二氧化鈦、碳化鐵和硅酸鋁。元素分布圖著重展示XRD分析所報(bào)告的化合物。最主要的元素是硅(Si)，其余的元素包括碳(C)、氧(O)、鈉(Na)、鎂(Mg)、鋁(Al)、鈣(Ca)和鐵(Fe)。”

研究人員還發(fā)現(xiàn)，旱季樣本的PM10顆粒物數(shù)量比雨季樣本多。PM10是直徑小于10微米的可吸入顆粒物。他們?cè)谡撐闹薪忉尩溃?ldquo;研究還證明，周期性降雨可以自然地清洗掉積聚的大顆粒，但無法清除小顆粒。”