新型涂层 可实现 光伏板自清洁

据《西班牙人报》网站 5 月 11 日报道，灰尘是太阳能发电行业的隐形杀手之一。受周边环境影响，数月积累的一层薄粉尘，就能让光伏板发电效率下降 5%至 20%。在干旱或荒漠周边区域，效率损耗甚至可达 25%以上。

最严重的情况来自鸟类粪便与重度积尘，实验室测试显示，这类污染可令普通光伏板发电损耗高达 44%。国际能源署估算，这种表面颗粒物堆积造成的积尘污染，每年给全球光伏行业造成数十亿欧元的经济损失。

研发长效、低成本且环保的解决方案，已成为行业重点攻坚方向。目前，业界已推出机器人清洁系统及多种新型自清洁材料，均可提升光伏板使用效率。

在此研发方向下，科研人员近日研发出一款透明涂层。该涂层有望提升光伏板发电效率、降低运维工作量，同时降低光伏电站运维成本。

苏格兰赫瑞-瓦特大学碳解决方案研究中心能源材料与技术副主管苏德哈加尔·皮奇艾穆图对媒体表示：“粉尘、污渍与鸟类排泄物都会影响太阳能板发电性能。人工清洁可能损坏板面、成本高昂，很多偏远光伏电站还面临后勤运维难题。”

由赫瑞-瓦特大学牵头研发的这款透明涂层，可涂刷在太阳能板玻璃表层，使其具备超疏水特性，即极强的拒水防污性能。

皮奇艾穆图教授详解其工作原理：“我们这款高疏水透明涂层，由一层超薄黏接底漆与疏水二氧化硅纳米颗粒复合而成，材料固化后纳米颗粒可牢牢附着在表面。颗粒形成的微观粗糙结构能锁住表层空气，雨水落在板面会凝成水珠顺势滚落，并带走表面污垢。”

涂层与水珠接触面积极小，只需光伏板轻微倾斜或微风拂过，水珠便可自然滑落。滚落过程中会裹挟带走沉积粉尘，原理如同雨水自动冲刷汽车挡风玻璃，无需人工擦拭清洁。

皮奇艾穆图总结道：“这款涂层经久耐用、透光性良好，具备优异的自清洁性能。”在实际应用中，涂层不会遮挡光照、不减少光伏电池受光量，如同一层隐形涂料，防护同时不影响发电采光。

研发团队的核心原则之一是摒弃全氟和多氟烷基物质（即“永久化学物”）。这类含氟聚合物广泛用于市面疏水涂层，会在自然环境与生物体内持续富集、难以降解。

研发团队最终选用二氧化硅作为替代原料。河南科技大学科学家刘山虎解释说：“二氧化硅储量丰富、成本低廉且环境友好，取材自砂石、石英等常见天然资源。相比含氟聚合物与稀有金属氧化物，它的可持续性优势十分突出。”

这项技术还有一大实用优势，该疏水涂层新旧光伏板均可适配涂刷。已建成的光伏电站、民居屋顶在用太阳能板，无需整体更换设备，就能直接加装这款自清洁涂层实现升级。

目前该项研究已发表于《胶体和表面 A 辑：物理化学和工程领域》杂志，但距离大规模商用落地仍有不少工作需要推进。

背景：

西班牙媒体《西班牙人报》（El Español）近期报道了一项针对光伏板积尘痛点的重大技术突破：科研人员研发出了一种新型透明自清洁疏水涂层。

这项技术之所以备受行业关注，是因为它直接针对了阻碍光伏发电效率的“隐形杀手”——积尘污染（Soiling）。

以往市面上的疏水自清洁涂层，大多依赖全氟和多氟烷基物质（PFAS，即著名的“永久化学物”）。这类含氟聚合物虽然防水防尘效果好，但在自然环境中极难降解，会在生态系统和生物体内持续富集，面临越来越严苛的环境监管。

这次西班牙媒体报道的新技术，最大的创新就在于彻底摒弃了全氟和多氟烷基物质：

绿色替代材料： 研发团队最终选用了二氧化硅（SiO2）作为替代原料。二氧化硅取材于砂石、石英等天然资源，不仅储量极其丰富、成本低廉，而且对环境完全友好。

卓越的物理性能： 涂层具有极高的透明度，在赋予光伏玻璃表面超疏水特性的同时，不会阻挡阳光射入，保证了光电转换效率。

新旧面板完美适配： 该技术具备极强的实用优势，无论是新出厂的光伏组件，还是已经建成的光伏电站、民居屋顶的在用太阳能板，都可以直接现场涂刷升级，无需更换任何硬件设备。

这种新型二氧化硅疏水涂层可以让雨水极其轻松地带走无机灰尘，从而大幅降低电站的运维（O&M）工作量和清洗成本。

目前，这项研究成果已正式发表在知名学术期刊《胶体和表面A辑：物理化学和工程领域》（Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects）上。虽然距离大规模全产业链的商用落地仍有一些工艺优化工作要走，但它为光伏无氟环保自清洁提供了一个极具前景的演进方向。

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