Дослідники з Університету імені Бен-Гуріона в Негеві запозичили технологію самоочищення сонячних панелей у квітки лотоса, створивши відповідне для цього нанотекстуроване покриття.
У новому дослідженні, опублікованому в ACS Langmuir, команда вчених з Ізраїлю довела, що зміна властивостей поверхні сонячних панелей може значно — до 98% — зменшити кількість пилу, що скупчується на поверхні, а це значно покращить генерацію сонячної енергії.
Адгезія (прилипання) пилу до сонячних панелей є серйозною проблемою для отримання енергії за допомогою фотоелектричних елементів та сонячних теплових колекторів, і яка вимагає ефективного рішення. Особливо це актуально для районів з високою щільністю пилу, таких як пустеля Негев в Ізраїлі.
«У природі ми можемо спостерігати, як листя лотоса очищаються від пилу та патогенів завдяки нанотекстурі на своїй поверхні та тонкого шару воскового гідрофобного покриття. У пустелі пил накопичується на поверхні сонячних елементів дуже швидко, і їх постійне очищення вимагає великих витрат, тому ми постаралися створити щось подібне для сонячних батарей», — пояснила Табі Хекенталер, член дослідницької групи.
Для цього вчені вирішили дослідити можливості модифікації кремнієвої підкладки в фотоелектричних елементах та надати їй властивості самоочищення, як в листях лотоса — вода сама скочується з листя та видаляє забруднення. Це властивість — супергідрофобність — знижує тертя між водяними краплями та поверхнею, дозволяючи воді стікати разом з брудом. Однак дія механізму самоочищення ще до кінця не вивчена.
І щоб зрозуміти процес самоочищення та вплив на нього нанотекстури, вчені створили чотири різних зразки на кремнієвій основі: гладкі гідрофільні, нанотекстуровані гідрофільні, гладкі гідрофобні та нанотекстуровані гідрофобні поверхні. Тестові зразки були створені шляхом «вологого» хімічного травлення поверхні з додатковим нанесенням гідрофобного покриття.
Порівнявши отримані результати, вчені виявили, що найкраще — на рівні 98% — очищається від пилу супергідрофобні нанотекстуровані поверхні. Найгірше — 41% — показали себе гладкі поверхні. Вчені підтвердили ці результати, вимірявши адгезію мікронних частинок до підкладки — цей показник знизився, в разі нанотекстури, в 30 разів.
«Ми визначили, що причиною видалення частинок є не низьке тертя між краплями та супергідрофобними поверхнями. Швидше, це збільшення сил, які можуть відокремити частки від поверхонь. Використовувані нами експериментальні методи та отриманий нами спосіб видалення частинок, можуть бути реалізовані для створення самоочисних поверхонь, з різними хімічними складами та/або текстурами», - резюмувала Хекенталер.
Нагадаємо, що заробляти на сонячній енергії зараз дуже вигідно, адже «зелений тариф» в Україні — один з найвищих у Європі. А встановлення сонячної станції на своєму будинку — це не тільки чудова можливість зробити свій внесок у боротьбу з глобальним потеплінням, але й стабільний дохід, отриманий від продажу сонячної енергії.
За матеріалами: EurekAlert!
