太阳能电池通过静电擦拭保持灰尘和污垢的清洁

一项通过静电去除太阳能电池表面污垢的新技术可能会让人们不再需要定期清洗太阳能电池，这可能会在地球上一些最干燥的地区每年节省数十亿升水。

太阳能可能是最具吸引力的可再生能源技术，因为它具有广泛的可扩展性，而且在人口稀少的干旱地区很容易获得。然而，这些区域通常布满灰尘，这可能会迅速掩盖太阳能电池的表面。通过定期的压力清洗表面可以去除灰尘，但清洗太阳能电池占一个典型太阳能农场维护成本的10%，而全球每年使用的水足以满足200万人的需求。此外，由于这些水通常需要运输和净化，因此存在一氧化碳₂足迹也与水足迹相关’，解释道Kripa瓦拉纳西麻省理工学院的研究员。

一些太阳能农场通过干擦洗来清洁。然而，这种方法效果较差，磨损会逐渐降低透明度，从而降低太阳能电池的效率。静电提升粒子是一个诱人的想法，已经在地外探测器上实现了。不幸的是，这些系统是通过在非均匀场中的表面电荷感应来工作的，需要在电池表面或内部的微制造电极阵列，这使得这种系统难以大规模推广。

瓦拉纳西和他的同事Sreedath Panat演示一个更简单的解决方案，用透明电极覆盖太阳能电池，并使粒子通过施加的电位带电。这是出乎意料的，因为沙漠灰尘主要由二氧化硅组成——一种与电极接触时不应带电的绝缘体。然而，研究人员表明，在夜间湿度超过30%左右的情况下，这些颗粒在测试中表现得像钢颗粒，而不是绝缘的聚四氟乙烯颗粒。经过进一步的测试，他们得出结论，由于二氧化硅是极亲水的，它会被一层导电水分子包围。

研究人员设计了一种带有清洁系统的太阳能电池原型，该系统包括一个机械臂，可以扫过布满灰尘的透明铝锌氧化物导体的表面。当他们在两者之间施加12kV的电压时，他们观察到高达95%的输出功率恢复。瓦拉纳西认为，这样的系统可以改造到现有的硅太阳能电池，并有可能在制造过程中集成到未来薄膜太阳能电池的生产中。他估计这项技术可以节省80-90%的清洁成本，尽管在现场试验后他们会知道更多。

马来Mazumder美国波士顿大学(Boston University)的教授认为，前景与挑战并存。他说:“这是一种静电去除颗粒的创新方法，具有潜在的应用价值。”然而，他指出，铝锌氧化物的成本可能比底层太阳能电池的成本要高，而且在每个模块上应用10kV的电位差可能需要相当多的额外设备。也许，最重要的是，作者没有提到相关过程的操作安全问题。直流电压为10,000V的导电板可能会造成危及生命的危险。”