Въздействието на праха върху фотоволтаичните системи в сухи крайбрежни среди
Nov 03, 2025
Изследователски екип, ръководен от университета "Имам Абдулрахман Бин Фейсал" в Саудитска Арабия, проведе експериментално проучване за това как различни състави на прах влияят на фотоволтаичните характеристики. Проучването изследва четири типа прах-монтморилонит, каолинит, бентонит и естествен прах-върху слънчеви панели, работещи в сухи крайбрежни среди.
„Констатациите от това проучване имат практически последици за оптимизиране на фотоволтаичната поддръжка в сухи крайбрежни райони“, обясниха от групата. „Чрез свързването на състава на праха с механизмите на разграждане, заинтересованите страни могат да дадат приоритет на графиците за почистване или да изберат покрития, съобразени с доминиращите минерали. Например, хидрофобните покрития могат да смекчат адхезията,-задвижвана от влага в среда, богата-на калций, докато регионите, богати на-желязо, могат да се възползват от термо-устойчиви материали.“
Експериментите са проведени в Джубайл, град на брега на Персийския залив на Саудитска Арабия, класифициран като BWh (гореща пустиня) според климатичната система Köppen. Поликристален фотоволтаичен панел от 20 W беше използван за тестване на производителността на открито между 9-29 септември 2025 г. При максимална мощност панелът достави ток от 1,14 A и напрежение от 17,6 V, с напрежение на отворена-верига от 21,1 V и ток на-късо съединение от 1,29 A.
Монтморилонит, каолинит и бентонит глини са получени като търговски минерални прахове и пресяти до по-малко от 45 μm. Пробите от естествен прах бяха събрани ръчно от стъклени повърхности, изложени на околните условия в Джубайл. Отлагането на прах беше извършено на седем етапа, започвайки с повърхностна плътност от около 1,0 g/m² и нараствайки постепенно до приблизително 7,0 g/m². Измерванията бяха направени след всеки етап на отлагане.
„Минералогичният анализ чрез SEM-EDX разкри различни композиционни профили, които пряко корелират с моделите на влошаване на производителността“, казаха учените. „Естественият прах, характеризиращ се с високо съдържание на силициев диоксид (25,37%) и калциев оксид (30,52%), се оказа най-вредният замърсител, предизвиквайки 48% загуба на мощност при плътност на отлагане от 6 g/m2 чрез комбинирано разсейване на светлината и хигроскопично циментиране.“
Установено е, че богатият на{0}}калций прах е особено проблематичен в крайбрежни условия, където повишената влажност (40–65% относителна влажност) превръща свободните частици в прилепнали слоеве, устойчиви на естествени почистващи механизми. Обратно, повишеното съдържание на желязо в монтморилонита (62,67%) допринася за термичното разграждане, повишавайки температурата на повърхността на панела до 40,4 C и намалявайки напрежението на отворената - верига.
„Влажността се очертава като критичен фактор на усилване, а не като независим стресов фактор, намаляващ ефективността с 15–30%, когато относителната влажност надвишава 60%. Този праг бележи преход от обратимо замърсяване към циментирана адхезия, където капилярните сили свързват праховите частици към фотоволтаичната повърхност с достатъчна сила, за да устоят на -отстраняването, предизвикано от вятъра“, обясниха допълнително учените. „Дневният анализ разкри, че оптималното генериране на електроенергия се извършва през сутрешните часове с ниска{6}}влажност (8:00–11:30 сутринта, ефективност 12–13%), докато следобедните периоди изпитват 20–25% загуби на ефективност.“
Екипът установи също, че замърсяването с прахови частици значително влияе върху влошаването на производителността, като индексът за качество на въздуха (AQI) показва по-силна отрицателна корелация с ефективността, отколкото само влажността. „При нива на AQI, надвишаващи 160, комбинираните ефекти на разсейване на светлината от аерозоли във въздуха и замърсяване на повърхността намаляват ефективността на преобразуване под 10%, дори при умерена плътност на отлагане на прах (3–4 g/m2)“, заключават те.
Техните констатации са налични в „Експериментално и моделиращо проучване на влиянието на състава на праха върху фотоволтаичните характеристики в сухи крайбрежни среди“, публикувано в Journal of Materials Research and Technology. Учени от саудитския университет "Имам Абдулрахман бин Фейсал", египетската агенция за атомна енергия и египетския университет "Айн Шамс" са участвали в изследването.