新型涂层 让光伏板 实现灰尘不沾、冰雪速融

哈尔滨工业大学吴晓宏教授Progress in Organic Coatings适用于寒冷多尘环境的太阳能电池板“防护罩”：一种双功能透明防冰防尘涂层

引用格式：

Yitong Duan, Guangyao Hou, Bao Guo. “A shield” for solar panels in cold and dusty environments: A bifunctional transparent anti-icing and anti-dust coating[J]. Progress in Organic Coatings, 2026, 212,109839.

太阳能光伏（PV）技术在中国实现“双碳”战略中发挥着至关重要的作用。然而，沙尘暴、降雪和结冰等恶劣环境显著降低了光伏模块的效率和稳定性，特别是在干旱或高海拔地区。传统的防护涂层无法同时有效地减轻持续的灰尘积累和雪覆问题。本研究通过溶胶-凝胶法开发了一种多功能抗反射涂层，该涂层集高透过率、超疏水性、机械耐久性和电热除冰能力于一体。该涂层通过调节四乙氧基硅烷（TEOS）的水解比例并加入聚二甲基硅氧烷（PDMS）以增强界面结合力，随后通过氟硅烷表面修饰以实现卓越的超疏水性。所制备的涂层平均透过率超过83%，水接触角为158°，且具有出色的耐磨性——在400 cm的砂纸摩擦后仍能保持其性能。在−20°C的条件下，涂层表面的初始结冰时间比裸玻璃表面长五倍。此外，该涂层通过短时间的电热加热实现了快速且高效的除雪和除冰。这种多功能涂层为多尘和寒冷环境中光伏模块的全年保护提供了坚固且可扩展的解决方案，显示出在实际应用中的巨大潜力。文章亮点

l提出了一种用于太阳能电池板的新型透明防冰防尘涂层。

l高的水接触角(158°)和形成冰所需的更长时间

l在恶劣条件下表现出显著增强的功率输出保持能力

图1. ITO/F-SiO2-PDMS涂层的合成策略及表征

图2 .不同厚度下ITO涂层的电热性能及透射率。

图3. 涂层的润湿性能及耐久性

图4. 涂层在太阳能电池板上的电热除雪过程及除雪循环性能

图5. ITO/F-SiO2-PDMS涂层机制示意图。

综上所述，通过旋涂工艺成功制备了一种具有高透明度的ITO/F-SiO₂-PDMS涂层，该涂层集成了除尘与防冰功能。本研究成功将四种关键功能—高透光性、超疏水自清洁、主动电热除冰/融雪以及机械耐久性—集成于单一涂层体系中。涂覆玻璃实现了83.04%的高透光率，较未涂覆基底提升了3.58%，并具备优异的抗反射性能。机械性能测试表明，该涂层对砂纸具有显著的耐磨性，其超疏水特性大幅降低了与颗粒物的有效接触面积，从而削弱了分子间粘附力。此外，除尘测试显示，由于超疏水表面（接触角WCA = 158.0°），尘埃颗粒可在较低倾斜角度下轻易脱落。在-20℃条件下，涂覆表面的结冰过程较未涂覆玻璃延迟了五倍，可通过短暂的电热加热实现快速有效的冰/雪清除。值得注意的是，经除尘与清除后，光电转换效率仅降低0.6%，凸显了该涂层的优异自清洁性能。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2025.109839

相应的成果以“A shield” for solar panels in cold and dusty environments: A bifunctional transparent anti-icing and anti-dust coating为题发表在Progress in Organic Coatings上，文章的通讯作者为哈尔滨工业大学吴晓宏教授。

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