Учёные из Института солнечноэнергетических систем при Обществе Фраунгофера в Германии разработали инновационное покрытие для солнечных панелей, которое делает их самоочищающимися.
Одним из самых критических факторов, влияющих на дееспособность солнечных панелей, является загрязнение фотоэлементов. Учитывая огромную площадь солнечных электростанций, очистка поверхности панелей – чрезвычайно трудоёмкое и ресурсоёмкое мероприятие. Более того, в некоторых случаях их просто невозможно помыть. Примером тому посадочные аппараты и марсоходы, которые вышли из эксплуатации именно из-за того, что их солнечные панели покрылись плотным слоем марсианской пыли. Немецкие исследователи из Института Фраунгофера сделали важный шаг навстречу решению этой проблемы, разработав уникальное сверхтонкое покрытие, которое придаёт любым поверхностям способность к самоочистке.
Принцип работы данного покрытия заключается в изменении реакции на воду в зависимости от времени суток. В основе данного материала лежит оксид титана, который обладает водоотталкивающими свойствами в обычном состоянии. Как следствие, на покрытой оксидом титана поверхности вода собирается в капли, которые легко скатываются, не оставляя и следа. Однако, когда данный материал находится под действием ультрафиолета, из водоотталкивающего он превращается в чрезвычайно гидрофильный. Другими словами, под прямыми солнечными лучами такое покрытие сильно притягивает воду, вследствие чего молекулы воды тонким слоем распределяются по поверхности.
Таким образом, пыль и грязь, которая попадает на поверхность солнечных панелей в течение дня, не может прилипнуть к фотоэлементам за счёт водного барьера. Однако после заката покрытие вновь становится водоотталкивающим, потому тонкий слой воды трансформируется в капли, которые стекают с панели вместе с загрязнениями. Ко всему прочему, под воздействием УФ-лучей оксид титана разрушает органические молекулы, которые с ним контактируют, тем самым дезинфицируя поверхность.
По задумке разработчиков, данное покрытие можно будет производить с применением рулонной технологии в крупносерийных масштабах. При необходимости его можно использовать в процессе изготовления новых солнечных панелей или наносить на готовые устройства без ущерба эффективности фотоэлементов. Кроме того, с помощью данного покрытия можно сделать самоочищающимися практически любые поверхности, в особенности наружные части инфраструктуры, в среде которых присутствует естественный цикл периодического воздействия УФ-излучения, например, окна.
В ходе эксперимента исследователи изготовили рулоны самоочищающегося стекла шириной 30 см и длиной 20 м: из 100 микрометров толщины покрытия 150 нанометров приходились на слой оксида титана. Недостатком стеклянной подложки является достаточно высокая хрупкость и подверженность тепловому воздействию, потому в дальнейшем учёные рассмотрят возможность производства аналогичного покрытия с применением полимерных плёнок. Итоги их работы будут представлены на международной торговой выставке BAU в Мюнхене в апреле.