倫敦帝國理工學(xué)院和卡爾斯魯厄理工學(xué)院的科學(xué)家們調(diào)查了沙塵污染對阿曼太陽能組件玻璃表面的影響。阿曼的一半國土都是沙漠。
他們研究了沙塵污染對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。”
這項研究基于從阿曼首都馬斯喀特的一個污物處理站收集而來的60個樣本。
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，這些對光伏電池板的性能會產(chǎn)生重大影響。在本篇論文中，我們展示了針
對沙塵污染展開的廣泛戶外實驗測試活動的結(jié)果，應(yīng)用了詳細(xì)的表征技術(shù)，同時考慮了由此導(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。他們在2021年的每個月底收集玻璃樣本，且區(qū)分雨季和旱季兩個季節(jié)。在每個收集期，研究人員分別采集傾斜角度為0、23、45和90度的四個樣本。
隨后，他們將這些樣本送往倫敦進(jìn)行透光率測試。分析表明，水平樣品的相對透射率在雨季降低65%、在旱季降低68%且全年降低64%。
研究小組補充道：“相比之下，垂直試片的相對透射率分別降低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透射率分別降低44%、49%和42%。”
污物處理站
圖片：倫敦帝國理工學(xué)院，《可再生能源》，知識共享許可協(xié)議4.0
基于這些結(jié)果，研究人員計算了單晶光伏組件在標(biāo)準(zhǔn)測試條件(即1000瓦/平方米的輻射強度和25攝氏度的溫度)下的預(yù)期電力損耗。
他們補充道：“采用雨季、旱季和全年水平樣本測得的相對透射率降幅分別對應(yīng)于67%、70%和66%的預(yù)測發(fā)電量相對降幅。按照23度的局部傾斜角度估計，每月相對透射率損失約30%，導(dǎo)致每月研究地點的等效相對光伏功率下降約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。他們在論文中解釋道：“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。”
