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技术性能系列报告(五)|SSG超亲水性有效降低光伏电站清洗成本

2016-06-07 00:02 | 莱恩创科SSG

技术性能系列报告(五)|SSG超亲水性有效降低光伏电站清洗成本


莱恩创科SSG增透型自清洁纳米膜层(以下简称SSG)是新一代光伏组件膜层技术,具有高可靠性、强耐候性的特点,达到25年以上寿命。该膜层喷涂工艺简单,在常温喷涂于光伏组件表面后,可以提升光伏组件功率(电量)1-2%,类似已广泛应用的AR减反膜。同时使组件表面具有自清洁性能,包括超亲水、防沙尘、防城市空气污染,同比其他组件提升2-3%发电量。综合以上性能,光伏电站使用SSG膜层材料可实现发电量增发3-5%,并由国网英大财险保险公司承保。该系列报道旨在揭开SSG“神秘面纱”,将SSG增发原理逐一展现给读者。



自清洁纳米技术,亲水性优于疏水性获业界公认

自清洁技术是指具备自我净化清洁能力的技术,这项技术的研究最早开展于上个世纪七、八十年代,在光伏领域的应用,主要是应用在光伏组件用玻璃面板表面,按照其侵润性,可分为亲水性自清洁玻璃和疏水性自清洁玻璃,区别如下图所示:


目前,市场上绝大多数用户选择使用亲水性自清洁技术。使用亲水性技术后,水滴落在玻璃表面后均匀的铺展开,和玻璃表面达到最大接触面积,在重力作用下更易带走大片的污染物,这样用更少的清水或雨水就可以将光伏组件表面的灰尘、沙土清除摘自光伏组件自清洁技术》《太阳能》, 2015(11):36-39。而疏水技术虽能实现一定程度的自清洁效果,但存在以下两点普遍问题:

 疏水膜层通常具有较差的自清洁能力

通过改变材料表面纳米形貌使膜层疏水,疏油性却不好,而电站现场很多灰尘和污染物都含有油性物质,油性物质极易粘附在玻璃表面。同时,由于涂层表面疏水,下雨或冲洗时,水又很难和大面积的油性物质接触而将其带走摘自《纳米自清洁增效涂料的研制及其应用》-《涂料技术与文摘》, 2012, 33(7):6-10:

疏水膜层自清洁能力容易失效

多年来业界一直公认疏水基团非常容易与环境作用,在半年内逐渐失去疏水效果,无法保证长期使用寿命,从而无法保证真正意义上的自清洁效果,不如亲水性材料。(摘自《自清洁玻璃的研究进展》-《化工新型材料》, 2009, 37(9):11-13


某光伏电站喷涂疏水材料后组件表面灰尘严重

SSG超亲水技术领先,效果明显稳定可靠

技术原理分析

SSG属于无机超亲水自清洁材料,稳定性好,工艺要求较高,工艺直接决定了膜层的可靠性。在紫外光照射下,二氧化钛价带电子被激发到导带,在表面生成电子空**对,电子与Ti4+反应,空**则与表面桥氧反应,使表面氧虚空,从而近处的Ti4+转向Ti3+,Ti3+适于游离水吸附。此时,空气中的水解离子吸附在氧空位中,成为化学吸附水(表面形成羟基),化学吸附水可进一步吸附空气中的水分,形成物理水吸附层,即在Ti3+缺陷周围形成高度亲水的微区(Ti-OH),而表面剩余区域仍保持疏水性,这样在TiO2表面构成了分布均匀的纳米尺寸分离的亲水微区,类似于二维的毛细管现象。由于水滴的尺寸远远大于亲水微区的面积,故宏观上TiO2表面表现出亲水特性,从而侵润表面。


超亲水模拟试验效果

SSG已实现规模化应用,效果稳定可靠

SSG在国内已经累计应用50多个项目,其中最早的青海格尔木项目应用时间超过三年。从实际效果来看,无论是屋顶平铺式电站还是西北地面电站,SSG自清洁效果均非常明显,而且下雪时,积雪融化速度相对更快,效果见下图:


屋顶平铺式电站项目效果

SSG融雪试验效果

SSG超亲水性通过TUV&中建材测试认证

2016年1月,依据JC/T 2168-2013《自洁净镀膜玻璃》标准,自洁净镀膜玻璃对水静态接触角不大于10度,为了验证SSG超亲水性,南德TUV联合中建材对三块SSG镀膜光伏玻璃样品进行测试,结果分别为6.4度、5.8度、6.4度,平均值仅为6.1度,远低于标准要求,亲水性能出色。



南德TUV证书


中建材证书




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