研究预测，到2030年太阳能将占整个地球发电量的十分之一，其中大部分将在阳光充足的沙漠地区产生。

联合国《全球沙漠展望报告》指出，沙漠蕴藏着巨大太阳能，若被合理有效地用于生产动力，那么未来的世界也许是一个无需化石燃料的世界。

世界上许多国家的大型光伏项目，包括印度、阿联酋和美国等，都位于沙漠地区。

我国已规划在荒漠区建设4.5亿千瓦的大型风电光伏基地。荒漠区的能源转型与生态修复的耦合，不仅对于能源系统双碳目标的达成具有重要意义，也有利于促进荒漠区的生态改善和经济发展。

但是，在干燥和沙漠状地区的光伏板经常遇到的一个主要问题，那就是沙尘堆积。沙尘会显著降低光伏板的效率。

麻省理工学院机械工程教授克里帕·瓦拉纳西（Kripa Varanasi）表示，在不进行清洁的情况下，仅一个月的时间，沙尘积聚就会导致光伏电力输出减少约三分之一。即使电力输出减少1%，150兆瓦的太阳能发电站每年也会损失20万美元的收入。在全球范围内，产量仅减少1%就意味着收入损失超过10亿美元。世界上许多最大的太阳能发电厂都位于沙漠地区。因此，必须定期清洁光伏板以保持生产效率。一般来说，水清洗花费的成本占据光伏板运行成本的约10%，而且，沙漠地区的水源很稀少。

1、沙漠中清洁光伏电池板成难题？

沙漠中的太阳能电池板很快就会被一层沙尘覆盖，从而影响其性能。

麻省理工学院科学家表示，光伏板在恶劣环境中，仅需一个月左右的时间就会出现每平方厘米 3 毫克的灰尘积聚。而5 mg/cm^2的灰尘积累会造成近 50% 的功率输出损失。

因此，光伏板面的沙尘必须经常用淡水冲洗掉。在很多情况下，这些水必须从很远的地方用卡车运来，耗费大量的时间和精力，这些水必须非常纯净以避免在表面留下沉积物。

沙漠中水源本就稀缺，运来的纯净水源用来清洗光伏板，而不是灌溉或饮用，实属浪费。

另一种方法是不用水就把灰尘刷掉的做法——干擦。事实上这种做法表面清洁效果较差，偶尔这样做可能是可以的，但随着时间的推移，它会刮伤电池板的表面，而且可能会导致永久性划痕，减少透光率。

考虑到这些限制，缓解与灰尘有关的问题，麻省理工学院（MIT）的一个团队创造了新的不用水且无接触的清洁系统。这项研究成果已于近期发表在了《科学进展》杂志上。

2、自动、无接触清洗光伏板

麻省理工学院的团队的这种自动、无接触的方法，使太阳能电池板能够在不需要水的情况下进行清洁。该团队表示，他们的新系统可以通过允许更频繁的清洁来降低运营成本，同时提高总功率输出。

在不使用水或刷子的情况下，新方法是利用静电斥力使灰尘颗粒分离。

在科学家的实验中，每块太阳能电池组件的两侧都可以安装栏杆，有一个横跨组件的电极。一根金属棒一样的电极通过组件表面，使灰尘颗粒带电。将电荷传递给灰尘颗粒后，灰尘颗粒被施加到太阳能电池板本身的电荷推开，进而灰尘远离组件。

这个系统也可以通过沿太阳能电池板侧面设置导轨并借助电动机自动启动。每块太阳能电池组件的两侧都可以安装栏杆，有一个横跨组件的电极。一个小型电动机可以使用一部分组件输出电力为其供电，将电极从组件的一端移动到另一端，清除所有的灰尘颗粒。

实验证明，通过使用专门准备的、具有各种粒径的实验室灰尘样本，这一流程可以在实验室测试装置上有效运作。

对于除尘技术的耗电情况，研究人员表示，与静电灰尘斥力相关的功耗几乎可以忽略不计。这是因为尽管对电极施加了电压，但电极之间没有电流流动，因此没有电能消耗。唯一的能耗模式是与移动电极相关的模式。

测试表明，空气中的湿度为颗粒提供了一层薄薄的水涂层，这对于系统发挥除尘作用至关重要。研究人员在5%-95%的不同湿度下进行了实验。只要环境湿度大于30%，几乎所有的表面颗粒都能被清除。随着湿度的降低，这个过程会变得更富挑战。

科学家们表示，大多数沙漠实际上一天中的大部分时间都能达到这个湿度。即使在空气通常比较干燥的情况下，在清晨面板上形成露水之后，它也可能满足最低湿度的要求。

总之，创新系统应该使清洁太阳能光伏板的成本更低，劳动强度更低，水资源浪费更少。

原标题：无水、无接触的光伏板清洗技术来了！