Вдохновленные самоочищающейся поверхностью листа лотоса, исследователи из Университет им. Бен-Гуриона в Негеве предложили новый метод удаления пыли с поверхности солнечных батарей.
Команда пролила свет на микроскопические силы и механизмы, которые можно оптимизировать для очистки установок, сообщает eurekalert.org. Технология обеспечивает удаление 98% пылевых частиц.
Выводы проекта представлены в ACS Langmuir. Ученые подтвердили, что, модифицировав поверхностные свойства солнечных батарей, можно значительно уменьшить количество пристающей к ним пыли. Метод повышает эффективность установок, размещенных в пустыне.
Прилипшая пыль – основная проблема сбора энергии фотоэлектрическими элементами и солнечными тепловыми коллекторами. Для регионов, вроде израильской пустыни Негев, необходимы новые методы очистки.
«В природе мы наблюдаем, как лист лотоса защищается от грязи и патогенов за счет нанотекстурной поверхности и тонкого слоя воскового, гидрофобного покрытия, — сказала Табея Хекенталер.- В пустыне пыль накапливается на солнечных батареях, и приходится постоянно их чистить. Мы пытаемся имитировать поведение листа в установках».
Ученые рассмотрели эффект модификации кремниевого основания, полупроводника, используемого в фотоэлектрических системах. Они имитировали самоочищающиеся свойства листа, когда вода стекает с него, смывая загрязнения.
Известно, что сверхгидрофобность уменьшает трение между каплями и поверхности. Она позволяет им стекать с грязью. Но силы, крепящие и отделяющие частицы от поверхности в этом механизме самоочищения, а также влияние нанотекстуры на них были плохо изучены.
Чтобы пролить свет на процесс, ученые изготовили 4 кремниевых образца, соответствующих солнечным батареям: гладкий гидрофильный, нанотекстурный гидрофильный, гладкий и нанотекстурный гидрофобные. Путем влажного химического травления на поверхности создали нанопровода. Затем нанесли гидрофобное покрытие.
С первого материала метод удалял 41% пыли. На сверхгидрофобных нанотекстурных поверхностях показатель достиг 98%. Ученые подтвердили результат, измерив прилипание микромерных частиц к плоскому и рельефному основанию с помощью атомно-силового микроскопа. Приклеивание в воде снизилось в 30 раз.
«Мы показали, что повышение эффективности не связано с уменьшением трения капель о поверхность, — сказала Хекенталер. – Вместо этого увеличились силы, отрывающие частицы. Результаты позволят изготовить самоочищающиеся поверхности с разными текстурами или химическими свойствами».
Комментарии
Источник: