Szkło solarne jest stosowane jako przeszklenie ochronne w urządzeniach solarnych, takich jak moduły fotowoltaiczne i kolektory słoneczne. W wielu suchych regionach gromadzenie się pyłu prowadzi do ekstremalnych strat wydajności tych urządzeń z powodu zabrudzenia – spadek nawet do 80% w ciągu 6 miesięcy.

 

W celu uzyskania powtarzalnej kwalifikacji typów szkła i powłok opracowano urządzenia do badania zabrudzenia. Są one stosowane, by zabrudzić próbki jednorodnie z użyciem określonego rodzaju naturalnego lub znormalizowanego pyłu. Wyniki analizowane są za pomocą przenośnego czujnika zabrudzeń mierzącego utratę transmitancji.

 

 

 

Sztuczne brudzenie na sucho
Zastosowano metodę brudzenia na sucho z komorą brudzenia, wyjaśnioną w poprzednich publikacjach [Klimm 2015], tak aby rozprowadzić jednorodnie na powłoki szklane zarówno pył standaryzowany (sztuczny), jak i naturalne rodzaje pyłu.

 


Sztuczne zabrudzenie z nawilżaniem
Druga metoda wykorzystuje suche zabrudzenie sztucznym pyłem testowym SAE 726j z uprzednim nawilżeniem powierzchni w celu lepszego przylegania pyłu.

 

Nawilżenie zapewniono za pomocą nebulizatora ultradźwiękowego, pozostawiając na próbkach warstwę wilgoci o grubości od 1,5 μm do 40 μm, w zależności od zachowania powierzchni w stanie zwilżenia.

 

Bezpośrednio po zwilżeniu, na próbki (do 75 x 75 cm2) nakładano jednorodną warstwę pyłu o masie 5 g/m2. Transmitancja promieniowania słonecznego jest mierzona za pomocą spektrometru FT-IR, rys. 1. Następnie zabrudzone próbki są montowane i monitorowane na zewnątrz.

 

 2022 10 39 1

Rys. 1. Transmitancja słoneczna (AM1,5) 8 różnych próbek szkła w stanie wyjściowym (czystym), po sztucznym zabrudzeniu, a następnie po ekspozycji na deszcz z naturalnym czyszczeniem

 


Stacja czujników zabrudzenia na zewnątrz
Wspomniane powyżej zabrudzone próbki z powłokami funkcjonalnymi oraz próbki referencyjne zostały wystawione na zewnątrz (działanie warunków zewnętrznych) w celu zbadania właściwości „samoczyszczących”.

 

Próbki zostały zamontowane na dachu we Freiburgu (Niemcy), aż do momentu wystąpienia co najmniej jednego deszczu o wielkości > 5 mm. Zastosowanie minimodułu PV zapewnia odpowiednie podejście do ilościowego określenia efektu zabrudzenia. Stosunek wyjściowej energii elektrycznej do padającej energii słonecznej VE pozwala na porównanie wartości dziennych.

 

2022 10 39 2

 

 2022 10 39 3

Rys. 2. Zabrudzona próbka szkła na czujniku zabrudzenia po lekkim (po lewej) i silnym (po prawej) deszczu

 


Wyniki i wnioski
Dla wszystkich próbek, warstwa pyłu spowodowała do 57 % utraty wydajności. Deszcz był w stanie, w większości przypadków, w pełni przywrócić początkową wydajność. Zmierzone straty transmisji, spowodowane zabrudzeniem, wykazują korelację z właściwościami zwilżania powierzchni.

 

Niestarzejące się powłoki próbek o powierzchni hydrofobowej wydają się działać najlepiej. Próbki o małym kącie zwilżania wynoszącym ~15° również dobrze się sprawdzają. Szkło niepowlekane, zgodnie z oczekiwaniami, po ekspozycji na deszcz wykazywało nadal niższą transmisję. Z oceny współczynnika energetycznego VE wynika, że na skutek zabrudzenia jego wartość spada z ~10% do wartości między 7 a 8%.

 

Zatem lekki deszcz wręcz pogarsza problem, kumulując zabrudzenia. Przedstawione podejście opisuje sensowną, szybką i łatwą do zastosowania metodę określania informacji o zachowaniu się zabrudzeń na powierzchniach szklanych, które są narażone na obciążenie zabrudzeniami o różnym charakterze (różnymi rodzajami pyłów). 

 

Elisabeth Klimm, Karl-Anders Weiß, Christiane Siess

 

Artykuł został oparty na wykładzie zaprezentowanym na Konferencji GLASS PERFORMANCE DAYS 2019, która odbyła się w dniach 26-28 czerwca 2019 r. w Tampere w Finlandii

 

 2022 04 38 4

 

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 

Inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne 
Więcej informacji:  
Świat Szkła 10/2022  

 

  • Logo - alu
  • Logo aw
  • Logo - fenzi
  • Logo - glass serwis
  • Logo - lisec
  • Logo - mc diam
  • Logo - polflam
  • Logo - saint gobain
  • Logo termo
  • Logo - swiss
  • Logo - guardian
  • Logo - forel
  • vitrintec wall solutions logo

Copyright © Świat Szkła - Wszelkie prawa zastrzeżone.