انرژی خورشیدی: الکتریسیته ساکن می تواند پانل های خورشیدی صحرا را عاری از گرد و غبار نگه دارد

گرد و غبار خروجی پنل های خورشیدی را تا حد زیادی کاهش می دهد، اما اعمال میدان الکتریکی روی پانل ها می تواند ذرات گرد و غبار را دفع و پراکنده کند.

توسط چن لی

الکتریسیته ساکن می تواند گرد و غبار پنل های خورشیدی صحرا را حذف کند و سالانه حدود 10 میلیارد گالن آب صرفه جویی کند.

برخی از بزرگترین مزارع خورشیدی جهان در بیابان ها قرار دارند، مانند پارک خورشیدی محمد بن راشد آل مکتوم در امارات متحده عربی و مزرعه خورشیدی خورشیدی صحرا در کالیفرنیا. این محیط‌ها معمولاً گرد و غبار زیادی دارند، زیرا ذرات به سرعت روی صفحات خورشیدی جمع می‌شوند. تجمع یک ماهه گرد و غبار می تواند خروجی پنل خورشیدی را تا حدود 40 درصد کاهش دهد.

یکی از رایج ترین راه های حذف این گرد و غبار، پاشیدن مقدار زیادی آب مقطر روی پنل های خورشیدی است. کریپا واراناسی از MIT می‌گوید: با تخمین زده‌شده‌ای که سالانه 10 میلیارد گالن آب فقط برای تمیز کردن صفحات خورشیدی استفاده می‌شود، این فرآیند گران و ناپایدار است.

این مقدار می تواند آب بیش از یک میلیون نفر را تامین کند [every year]” او می گوید.

برای کمک به حل این مشکل، واراناسی و همکارانش روشی بدون آب برای تمیز کردن صفحات خورشیدی از طریق الکتریسیته ساکن در آزمایشگاه ابداع کرده‌اند.

گرد و غبار معمولاً الکتریسیته را هدایت نمی کند. با این حال، زمانی که رطوبت موجود در هوا به سطح یک ذره گرد و غبار می چسبد، این تغییر می کند – فرآیندی که به عنوان جذب شناخته می شود. پنل های شیشه ای نازکی که پنل های خورشیدی را می پوشانند نیز رسانا نیستند. برای تغییر این موضوع، تیم Varanasi یک لایه 5 نانومتری از اکسید روی-آلومینیوم شفاف را به سطح یک صفحه خورشیدی اضافه کرد.

سپس یک صفحه فلزی روی صفحه پوشیده از گرد و غبار حرکت داده شد و میدان الکتریکی حدود 12 کیلو ولت بین صفحه و صفحه اعمال شد. این امر باعث شد که هر دو لایه به الکترود تبدیل شوند، رسانایی که با بخش غیرفلزی مدار در تماس است.

سپس پنل خورشیدی و گرد و غبار دارای بار مثبت شدند، در حالی که پنل فلزی منفی شد. وقتی بشقاب را روی بوم جارو می کنید، ذرات گرد و غبار شروع به دفع می کنند و باعث پراکندگی آنها می شود.

در رطوبت نسبی حدود 30 درصد، ذرات گرد و غبار رطوبت کافی را جذب می کنند تا به طور کامل آنها را از صفحه خورشیدی آزمایشگاه حذف کند و 95 درصد از انرژی از دست رفته را بازیابی کند. بنارس می گوید که حتی خشک ترین بیابان ها نیز رطوبت نسبی حدود 30 درصد دارند.

او می گوید: «من فکر می کنم آب یک کالای گرانبها و کم ارزش است. “امیدوارم این است که مردم بیشتری را به فکر کردن در مورد مسائل آب ترغیب کند.”

مرجع مجله: پیشرفت علم، DOI: 10.1126 / sciadv.abm0078