Кралят е мъртъв! Да живее Кралят!
Въпреки че изследванията в глобален мащаб за ефективни соларни панели продължават да са динамични, разработването на антирефлексни (AR) покрития върху PV соларно стъкло остава в застой при използването на състави на базата на силиций. Изборът на правилното AR покритие се базира единствено на увеличаването на пропускливостта (прозрачността) на соларното стъкло: когато се постигне увеличение на пропускливостта от 94%, соларното стъкло се счита за пазарно жизнеспособно. Това далеч не е реалистично, тъй като опита на повечето крайни потребители показва, че “хидрофобните свойства” на оригиналното покрите на соларно стъко изчезват след около 24 месеца, заедно с всяко полезно свойство на оригиналното AR покритие.
В света на фотоволтаичните панелни инсталации, „соларното стъкло“е първата линия на защита срещу замърсяване, прегряване, органични отлагания, сняг, дъжд и всякакви вредни фактори на атмосферното влияние, които пречат на запазването на PV дълголетието. Силициевите слоеве, подсилени или не, създават тънък филм от приблизително 150 nm (това е 0.00015 от милиметъра), който предотвратява вторичните фотонни отражения, увеличавайки прозрачността на соларното стъкло. Ако фотоните не се отразяват и очевидно не се поглъщат от стъклото, единственият изход е преминаването им през стъклото и това се нарича увеличение на прозрачността или пропускливостта. Това достатъчно ли е?
Материалознанието и нанотехнологиите са се развили много повече от просто предотвратяване на вторичните фотонни отражения. NanoPhos SA, компания, посветена на доставянето на интелигентни покрития, е разработила нова, световно патентована иновация, при която „силициевите наночастици са слети с наночастици от титанов диоксид (TiO2) “. Нанокристалитите от титанов диоксид изразяват фотокаталитичното явление: безполезните UV фотони от спектъра на слънчевата светлина активират тънък филм с наименование SurfaShield NextG, за индуциране на самопочистващи, противозамърсяващи и хидрофилни свойства.
Д-р Йоанис Арампацис, основател, Главен изпълнителен директор и Директор по иновациите на NanoPhos SA обяснява: „В соларния свят, където компенсацията от производството на чиста енергия е значително намалена, всеки отделен входящ фотон е от значение“!
От гледна точка на нанотехнологиите, Кралят “силициев диоксид” е мъртъв. Да живее новият Крал – “титаниев диоксид“! Той дава по-висок индекс на дифракция, което прави много по-лесна пропускливостта на дифузни фотони под голям ъгъл. Панелите, третирани със SurfaShield NextG, дават до 20% по-висока пропускливост и в резултат изходна мощност в условия на дифузна светлина. Но ние продължаваме да добавяме допълнителни предимства: нанокристалите от титанов диоксид са n-тип полупроводници. Това означава, че при излагане на UV фотони, те се превръщат от изолатори в проводници: проводимите покрития нарушават електростатичното привличане на прах, като по този начин дават свойства против замърсяване. Освен това, наночастиците от титанов диоксид са хидрофилни (т.е. водолюбиви). Следователно, водните капчици образуват превъзходна водна завеса, която се плъзга встрани от повърхността на фотоволтаичния стъклен панел. Не е ли чудо, че сняг и лед не могат да полепват по повърхността на фотоволтаичните панели, позволявайки производството на енергия да продължи, въпреки неблагоприятните метеорологични условия? И накрая, но не на последно място, самопочистващите свойства на фотокаталитичните наночастици TiO2 се борят срещу органични отлагания и птичи изпражнения. Може да отнеме до един месец, но в крайна сметка изпражненията се превръщат в неорганични газове чрез биомиметичен окислителен процес, който превръща органичната материя в газ на въглероден диоксид. След това стъклото отново е чисто и вредните горещи точки са елиминирани!
Д-р Герхард Матиак, Главен изследовател по производителност и надеждност в Центъра за изследвания и развитие на Дубайския орган за електроенергия и вода (DEWA, ОАЕ), подчертава: „ NanoPhos’ SurfaShield NextG на NanoPhos може да се окаже отговорът на усвояването на слънчева енергия в региона на Близкия изток и извън него. Въпреки че слънчевата енергия е в изобилие, замърсяването с прах и смекчаването на екстремното нагряване на панелите остават предизвикателство. Ние сме уверени, че NanoPhos води еволюцията на пустинна версия за фотоволтаични панели от следващо поколение.”
Робърт Уахба, Джоузеф Уахба и Бил Гал са режисьорите на Armus LLC; Партньор на NanoPhos в Северна Америка: „SurfaShield NextG е идеално подходящ за американския пазар, който се характеризира с огромно разнообразие на условията на околната среда. Соларните ферми в Илинойс и Ню Джърси са изправени пред напълно различни екологични предизвикателства в сравнение с по-слънчевите щати. Независимо от това къде са монтирани, фотоволтаичните инсталации допринасят за нашата “Зелена еволюция” и бъдещето на нашите деца. Досега не е имало друго толкова универсално решение, което да се адаптира към неблагоприятните условия на околната среда. Това решение не е само соларно – ние предвиждаме да използваме SurfaShield NextG за архитектурни стъклени и облицовани с метал фасади на сгради, с цел значително намаляване на разходите за почистване и поддръжка“.
Карстен Хорх, Инженер-технолог в Glasmanufaktur Brandenburg (GMB) GmbH, работи в тясно сътрудничество с Fraunhofer Institute и NanoPhos SA, за да включи SurfaShield NextG в “Производствените процеси” на соларно стъкло. Той подчертава, че “AR покритията не са разкрили своите потенциални ползи за подпомагане работата на фотоволтаичните панели. SurfaShield NextG обещава, че соларните панели могат да бъдат по-добре интегрирани в тяхната работна среда, предоставяйки почти … роботизирани свойства. Външният стимул подчертава свойствата на SurfaShield NextG за оптимизиране на производителността на соларния панел”.
Юнус Караер, директор на Navasera в Турция, също коментира: „SurfaShield NextG може да помогне за увеличаване на производството на чиста енергия. Не можем да си позволим нито един kWh енергия, който да се прахосва. Особено за соларни ферми, които са остарели и… симптомите на умора са очевидни, SurfaShield технологията помага за съживяване и засилване на влошената ефективност. Изложението Solarex 2021 в Истанбул се оказа безценно: ние си сътрудничим с индивидуални инвеститори на соларни ферми или EPC изпълнители (Sungen Solar Enerji Sistemleri), но също и за соларен панел (Kalyon Solar Technologies) или соларно стъкло ( Şişecam плоско стъкло), при надграждане на предложението за производство на слънчева енергия”.
И накрая, Хоан Фере и Ксавие Енрикес, директори на NanoAvant в Испания, обожават факта, че SurfaShield Next G може да модернизира съществуващи инсталации: „Ние имаме тясно сътрудничество с големи компании за соларна енергия, за да докажем, че модернизирането на съществуващи соларни ферми може да увеличи тяхната мощност по такъв начин че възвръщаемостта на инвестицията е за по-малко от година, което е уникално в соларния бизнес. Соларната ферма Enel Green Power с мощност 85 MWp в Тотана, Мурсия, Испания, инвестиция от 59 милиона евро, е тестовата площадка за оценка на ефекта против замърсяване на SurfaShield NextG. Току-що приложихме SurfaShield nextG и получената енергийна мощност се увеличи с 3% още на следващия ден от приложението. Сега очакваме да се появи ефектът на самопочистване. Потенциалът на функционалните покрития е просто огромен и потвърден”.
Разработването на нови AR покрития доказва, че PV технологията все още е въпрос на вероятност за растеж в Западното полукълбо. Оптимизирането на такива решения може да се окаже съществен стимул за цялостното производство на слънчева енергия на цена, значително по-ниска от традиционните програми за поддръжка.