- 東南大學(xué)張友法團(tuán)隊(duì)CEJ：負(fù)膨脹耐磨自清潔涂層提升光伏發(fā)電效率30%以上
- 發(fā)布日期：2024-10-09
作為可再生能源，太陽(yáng)能的充分利用對(duì)于早日實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”和“碳中和”具有重要意義。當(dāng)前全球太陽(yáng)能行業(yè)正經(jīng)歷前所未有的快速發(fā)展。然而，來(lái)自自然界和人類生產(chǎn)活動(dòng)的污染物，包括花粉、鳥(niǎo)糞和粉塵等沉積在太陽(yáng)能電池板表面，會(huì)顯著降低太陽(yáng)能電池板的透光率和工作效率，導(dǎo)致其輸出功率降低。根據(jù)太陽(yáng)能發(fā)電統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，在三個(gè)月和一年這兩個(gè)檢測(cè)周期內(nèi)，受到污染的太陽(yáng)能電池板發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量分別比對(duì)照系統(tǒng)降低了25%和35%。因此，如何高效地去除太陽(yáng)能電池板表面的污染物并減少污染物的沉積，已成為工業(yè)界和科研人員廣泛關(guān)注的重點(diǎn)課題。
針對(duì)傳統(tǒng)超親水自清潔涂層效率低，耐久性差等問(wèn)題，東南大學(xué)張友法教授團(tuán)隊(duì)采用SiO2納米顆粒和埃洛石（HNTs）納米管作為涂層填料，正硅酸四乙酯，氨基樹(shù)脂和丙烯酸環(huán)氧樹(shù)脂作為粘結(jié)劑，并引入表面活性劑AOS得到的超親水溶液，通過(guò)噴涂法制備得到透明的超親水NC涂層。該涂層具有高透明性，超親水性和水下疏油性，能夠有效清除附著在其表面的灰塵和高粘度油污。正硅酸四乙酯，氨基樹(shù)脂和丙烯酸環(huán)氧樹(shù)脂作為粘結(jié)劑能夠與涂層填料及涂層基底化學(xué)交聯(lián)從而提升涂層的機(jī)械強(qiáng)度。SiO2納米顆粒和HNTs納米管共混后在NC涂層中形成的Nano-composite單元，在吸收涂層在摩擦過(guò)程中產(chǎn)生的摩擦熱后失去其結(jié)構(gòu)中的水分子出現(xiàn)尺寸收縮，引發(fā)涂層發(fā)生負(fù)膨脹，使涂層結(jié)構(gòu)更加致密的同時(shí)，在涂層表面形成壓應(yīng)力，能夠有效抑制摩擦過(guò)程中裂紋的產(chǎn)生，降低摩擦過(guò)程中涂層與基底之間的剪切應(yīng)力，從而提高涂層的耐磨性能。該涂層在承受250 g載荷的Taber磨耗儀摩擦2000圈，500 g載荷0000#鋼絲絨摩擦1000次循環(huán)后，仍具有良好的親水性和自清潔性能。SiO2納米顆粒在涂層中均勻分布，HNTs納米管成功負(fù)載了大量的表面活性劑AOS，涂層的高致密和HNTs納米管對(duì)AOS的負(fù)載作用有效延緩了涂層在泡水過(guò)程中AOS的流失速度。在沸水中浸泡120 min后，涂層仍保持良好的親水性。NC涂層優(yōu)異的耐磨和耐水性使其具備長(zhǎng)效的超親水特性，在長(zhǎng)期的自清潔應(yīng)用中顯示出巨大潛力。根據(jù)IEC 61215-2005 10.12.2，SJ/T 11800-2022和GB/T 30984.1-2015等標(biāo)準(zhǔn)，NC涂層應(yīng)用于光伏玻璃表面，經(jīng)過(guò)紫外、高溫、濕-熱，凍-融循環(huán)和淋雨等檢測(cè)后保持高透明性和親水性，具有良好的耐久性。此外，NC涂層簡(jiǎn)易的制備方法和能夠在室溫條件下迅速固化的特性，為其在自清潔領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用提供了顯著優(yōu)勢(shì)。
將該涂層涂覆在太陽(yáng)能電池板表面，在296天的試驗(yàn)周期內(nèi)，涂覆涂層的光伏玻璃表面未發(fā)現(xiàn)顯著的污染物沉積，表現(xiàn)出良好長(zhǎng)效自清潔性能。涂覆該涂層太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的平均輸出功率為21.99 W，未涂覆系統(tǒng)為16.44 W，太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)輸出功率提高了33.65%，表明其在光伏玻璃表面的應(yīng)用能夠顯著提升太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率，有望為光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供重要的技術(shù)解決方案。
