密歇根大學領導的一個研究小組展示了一種廉價、透明的塗層,它可以減少太陽能電池板上的冰雪堆積,使太陽能電池板在測試中可以產生高達85%的能量。
該塗料主要由PVC/PDMS塑膠和矽/植物油製成。它可以在寒冷的天氣下噴灑或塗刷,在目前的測試中,塗一次電池板的抗雪性可以持續一年。
麻省理工大學材料科學與工程教授Anish Tuteja說:“可再生能源現在真的在蓬勃發展,但是雪在北方氣候中是一個巨大的問題。”
他說:“太陽能電池板在冬季可能會失去80%或90%的發電能力,因此要想辦法讓太陽能電池板全年繼續發電是一項令人興奮的挑戰。”。
雖然Tuteja的實驗室在過去已經開發了許多有效的防冰塗層,但他解釋說,設計一種既能被動地除雪又能除冰的塗層是一個特殊的挑戰。
Tuteja說:“冰相對密度大,重量大,我們以前的塗層利用自身的重量來對抗它。”但是雪的密度可能是冰的10倍,所以他們不確定在冰上使用的方式是否會適合雪。
為了找到合適的塗層,Tuteja和他的團隊轉向了兩個關鍵的特性:低介面韌性和低附著強度。低表面附著力基本上是滑脫,僅在小範圍內滑動效果很好,但表面越大,需要的力就越大,才能將冰雪從表面上滑下。對於較大的面積,需要一種方法來完全打破粘附。
該團隊致力於在低表面附著力和低介面韌性之間達成平衡,這將使大小表面上的冰雪都能相斥。他們開始使用非常堅硬的聚氯乙烯塑膠,以獲得低的介面韌性,並摻入少量植物油,使聚氯乙烯具有足夠低的表面附著力。他們還設計了第二種材料,使用PDMS塑膠和矽基油同樣有效。
麻省理工大學的研究人員與阿拉斯加大學合作,在阿拉斯加州費爾班克斯市的菲爾德,將塗料塗在由自動攝像頭監控的面板上,觀察為期兩週。測試表明,整個冬季,塗層面板的平均冰雪覆蓋率約為28%,而未塗層面板的平均冰雪覆蓋率約為59%。
該專案的主要研究者勞裡·伯納姆說:“隨著太陽能成本的下降和盈利能力的攀升,近年來太陽能的增長主要集中在北方各州,而那裡經常下雪。”
“如果我們能夠證明它的長期功效,這種防雪塗料將使太陽能在冰雪地區更可靠、更實惠,有助於加快美國向以太陽能為主的能源經濟轉型。”
Tuteja說,雖然目前的塗層可以立即使用,但該團隊計劃對其進行進一步調整,以開發出一種至少能使用5年的塗層。
本文由升哲科技編譯,轉載請註明。