Это покрытие могло защитить солнечные батареи от снега и льда.

Исследователи продемонстрировали недорогое прозрачное покрытие, которое снижает накопление снега и льда на солнечных панелях, позволяя им генерировать до 85% больше энергии на ранних этапах тестирования.

Исследователи сообщают, что этот прогресс может значительно повысить производительность солнечных панелей в холодном климате.

Покрытие изготавливается в основном из пластика ПВХ или ПДМС и силиконовых масел или масел на растительной основе. Его можно распылять или наносить кистью в холодную погоду, а в нынешней версии он может проливать снег и лед до года.

«Возобновляемая энергия сейчас действительно набирает обороты, но снег – огромная проблема в северном климате», – говорит Аниш Тутея, профессор материаловедения и инженерии в Мичиганском университете.

«Солнечные батареи могут потерять 80 или 90% своей генерирующей мощности зимой. Так что найти для них способ продолжить производство энергии в течение года было захватывающей задачей », – говорит он.

В то время как лаборатория Тутеи в прошлом разработала ряд эффективных покрытий для удаления льда, он объясняет, что создание покрытия, которое может пассивно удалять как снег, так и лед, представляет собой особую задачу.

«Лед относительно плотный и тяжелый, и наши предыдущие покрытия использовали против него собственный вес», – говорит Тутея. «Но снег может быть в 10 раз менее плотным, чем лед, поэтому мы совершенно не были уверены, что трюки, которые мы используем на льду, можно будет использовать в виде снега».

Чтобы найти подходящее покрытие, Тутя и его команда обратились к двум ключевым свойствам, которые в прошлом использовались для создания ледоотражающих покрытий: низкая межфазная вязкость и низкая прочность сцепления. Низкая адгезия к поверхности – это в основном скользкость. Сама по себе скользкость хорошо работает на небольших участках, но чем больше поверхность, тем больше силы требуется, чтобы соскользнуть с нее снег и лед. Для больших площадей вам нужен способ полностью разрушить адгезию. Это то, что делает низкая поверхностная вязкость – она ​​создает трещины между льдом и панелью. Они распространяются вдоль панели, независимо от ее размера, освобождая лед и снег.

Команда работала над тем, чтобы добиться точного баланса между низкой адгезией к поверхности и низкой поверхностной прочностью, чтобы отталкивать лед и снег как от малых, так и от больших поверхностей.

Они начали с очень жесткого ПВХ-пластика, обеспечивающего низкую поверхностную вязкость, и смешали с небольшим количеством растительного масла, которое дало ПВХ достаточно низкую поверхностную адгезию, чтобы обеспечить лучшее из обоих миров. Они также разработали второй материал, который одинаково хорошо работает с использованием пластика PDMS и масла на основе силикона.

Исследователи протестировали материал на солнечном поле в Фэрбенксе, Аляска, нанеся покрытия на подмножество панелей, которые контролировались автоматическими камерами в течение примерно двух недель. Испытания показали, что панели с покрытием имели среднее покрытие снегом и льдом примерно 28% в течение всего зимнего сезона по сравнению с примерно 59% для панелей без покрытия.

«Поскольку стоимость солнечной энергии упала, а прибыльность выросла, большая часть роста солнечной энергии в последние годы пришлась на северные штаты, где снег является обычным явлением», – говорит Лори Бернхэм из Sandia National Laboratories, главный исследователь проекта.

«Снежофобные покрытия, если мы сможем продемонстрировать их долгосрочную эффективность, сделают солнечную энергию более надежной и более доступной в заснеженных регионах, помогая ускорить переход нашей страны к экономике с преобладанием солнечной энергии».

Тутя говорит, что, хотя текущую версию покрытия можно использовать немедленно, команда планирует усовершенствовать его с целью разработки покрытия, которое может прослужить не менее пяти лет.

Исследование появляется в Передовые технологии материалов. Дополнительные исследователи – из Мичиганского университета, Центра энергетики и энергетики Аляски при Университете Аляски и Департамента фотоэлектрических технологий и материаловедения Национальной лаборатории Сандиа.

Финансирование работы поступило от Управления технологий солнечной энергии Министерства энергетики.