Утицај прашине на фотонапонске системе у сушним обалним срединама

Истраживачки тим предвођен саудијским Универзитетом Имам Абдулрахман Бин Фаисал спровео је експерименталну студију о томе како различити састави прашине утичу на фотонапонске перформансе. Студија је испитала четири врсте прашине-монтморилонит, каолинит, бентонит и природну прашину-на соларним панелима који раде у сушном приобалном окружењу.

„Налази ове студије имају практичне импликације за оптимизацију ПВ одржавања у сушним обалним регионима“, објаснила је група. „Повезујући састав прашине са механизмима разградње, заинтересоване стране могу да дају приоритет распореду чишћења или да изаберу премазе прилагођене доминантним минералима. На пример, хидрофобни премази могу да ублаже адхезију-подстакнуту влагом у окружењима богатим калцијумом-, док гвожђе-регије богате гвожђем могу имати користи од материјала отпорних на топлоту{5}.“

Експерименти су изведени у Џубаилу, граду на обали Персијског залива у Саудијској Арабији, класификованом као БВх (врућа пустиња) према Кепеновом климатском систему. Поликристални ПВ панел од 20 В коришћен је за тестирање перформанси на отвореном између 9. и 29. септембра 2025. При максималној снази, панел је испоручивао струју од 1,14 А и напон од 17,6 В, са напоном отвореног-напона од 21,1 В и струјом кратког -1,29 А струјног споја.

Монтморилонит, каолинит и бентонит глине су добијене као комерцијални минерални прахови и просејани на мање од 45 μм. Узорци природне прашине ручно су сакупљени са стаклених површина изложених амбијенталним условима у Џубаилу. Таложење прашине је изведено у седам фаза, почевши од површинске густине од око 1,0 г/м² и постепено повећавајући до приближно 7,0 г/м². Мерења су вршена након сваке фазе таложења.

„Минералошка анализа путем СЕМ-ЕДКС-а открила је различите композиционе профиле који су у директној корелацији са обрасцима деградације перформанси“, рекли су академици. „Природна прашина, коју карактерише висок садржај силицијум диоксида (25,37%) и калцијум оксида (30,52%), појавила се као најштетнији загађивач, изазивајући губитак снаге од 48% при густини таложења од 6 г/м2 комбинованим расипањем светлости и хигроскопском цементацијом.

Утврђено је да је прашина богата калцијумом{0}} посебно проблематична у приобалним условима, где повишена влажност (40–65% релативне влажности) претвара слободне честице у лепљиве слојеве отпорне на природне механизме чишћења. Насупрот томе, повишени садржај гвожђа у монтморилониту (62,67%) је допринео термичкој деградацији, подижући температуру површине панела на 40,4 Ц и смањујући напон отвореног-кола.

"Влажност се појавила као критични фактор појачања, а не као независан фактор стреса, смањујући ефикасност за 15–30% када је релативна влажност прешла 60%. Овај праг означава прелазак са реверзибилног запрљања на цементну адхезију, где капиларне силе везују честице прашине за површину ПВ довољном снагом да се одупру даљем уклањању ветра,{4} „Дневна анализа је открила да се оптимална производња електричне енергије јавља током јутарњих сати са ниском{6}}влажношћу (8:00–11:30 ујутру, ефикасност 12–13%), док поподневни периоди доживљавају губитак ефикасности од 20–25%.“

Тим је такође открио да загађење честицама значајно утиче на деградацију перформанси, при чему индекс квалитета ваздуха (АКИ) показује јачу негативну корелацију са ефикасношћу него сама влажност. „На нивоима АКИ који прелазе 160, комбиновани ефекти расејања светлости аеросолима у ваздуху и запрљања површине смањују ефикасност конверзије испод 10%, чак и под умереном густином таложења прашине (3–4 г/м2)“, закључили су они.

Њихови налази су доступни у "Експерименталној студији и моделирању утицаја састава прашине на фотонапонске перформансе у сушним обалним окружењима", објављеном у часопису Јоурнал оф Материалс Ресеарцх анд Тецхнологи. У студији су учествовали научници са Универзитета Имам Абдулрахман Бин Фаисал у Саудијској Арабији, Египатске управе за атомску енергију и египатског универзитета Аин Схамс.