เหตุใดแผงโซลาร์เซลล์ของคุณถึงเกลียดสบู่ล้างจาน: เจาะลึกทางเทคนิคเกี่ยวกับเคมีในการทำความสะอาด

การทำความสะอาดแผงโซลาร์เซลล์ของระบบ PV โดยทั่วไปดูเหมือนง่ายมากสำหรับเจ้าของแผงโซลาร์เซลล์จำนวนมาก เนื่องจากมีเหตุผลที่ชัดเจนอยู่เบื้องหลัง โดยทั่วไปแผงที่สกปรกจะให้พลังงานมากกว่าแผงที่สะอาด เพียงเพราะมีสิ่งสกปรกน้อยกว่า ดังนั้นจึงผลิตพลังงานน้อยกว่าสภาพเดิมก่อนที่จะสกปรก ดังนั้นการทำความสะอาดโดยใช้น้ำยาทำความสะอาดทั่วไปในครัวเรือน เช่น น้ำยาล้างจาน ควรทำให้แผงกลับมามีสมรรถนะดังเดิม อย่างไรก็ตาม การวิจัยที่มหาวิทยาลัย Turku ประเทศฟินแลนด์ ได้ข้อสรุปที่ไม่คาดคิดเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์ที่คนส่วนใหญ่หันไปใช้โดยสัญชาตญาณหลังจากทำความสะอาดแผงโซลาร์เซลล์แล้ว จริงๆ แล้วน้ำยาล้างจานสามารถทำสิ่งที่ตรงกันข้ามกับสิ่งที่คุณต้องการได้ และการทำเช่นนั้นอาจทำให้ผลผลิตลดลงไปอีก

การค้นพบนี้มีความสำคัญมากกว่าแค่เชิงอรรถ มันจะเป็นบทเรียนสำคัญสำหรับผู้ที่จะดูแลรักษาระบบ PV ในอนาคต การค้นพบนี้แสดงให้เห็นว่าต้องเข้าใจปฏิสัมพันธ์ระหว่างฟิสิกส์ของแสงและเคมีพื้นผิวอย่างไร เพื่อรักษาวัสดุของระบบ PV อย่างเหมาะสม

การเคลือบแผงโซลาร์เซลล์มีบทบาทสำคัญมากเนื่องจากป้องกันไม่ให้แสงแดดสะท้อนออกจากพื้นผิวแผง หากไม่มีการเคลือบ แสงตกกระทบประมาณสี่เปอร์เซ็นต์จะสะท้อนออกจากพื้นผิวแผง ดังนั้นหากไม่มีการเคลือบ โฟตอนก็จะสูญเสียไปอย่างมากจากการที่เซลล์แสงอาทิตย์สามารถแปลงเป็นกระแสไฟฟ้าได้ สารเคลือบมีความบางมาก (วัดเป็นประจำในหน่วยนาโนเมตร) และความสามารถในการมองเห็นของสารจะคงสภาพเดิมก็ต่อเมื่อพื้นผิวของแผงได้รับการดูแลให้เป็นมาตรฐานที่แม่นยำมากเท่านั้น

เมื่อคุณเติมสบู่ลงในสมการนี้ คุณไม่ได้เพียงแค่เติมสบู่ลงในน้ำและสบู่เท่านั้น คุณกำลังสร้างสารละลายที่ซับซ้อนโดยใช้สารลดแรงตึงผิว สารขจัดคราบมัน น้ำหอม สารกันบูด และมักมีโซเดียมคลอไรด์ (เกลือ) เป็นสารเพิ่มความข้น แม้ว่าวัสดุเหล่านี้จะทำงานได้ดีในการละลายไขมันบนจาน แต่เมื่อใช้กับพื้นผิวที่-ป้องกันแสงสะท้อน-โดยฝีมือมนุษย์ ก็อาจมีปฏิกิริยาที่ซับซ้อนมากขึ้นเกิดขึ้นได้

นักวิจัย Julianna Varjopuro และ Kati Miettunen จากมหาวิทยาลัย Turku ได้ทำการทดสอบตัวอย่างกระจกไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ในการศึกษาของฟินแลนด์ นักวิจัยได้เปรียบเทียบน้ำยาล้างจานกับผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดอื่นๆ เช่น เอทานอล อะซิโตน ไอโซโพรพานอล ผงซักฟอกชนิดพิเศษที่ทำขึ้นสำหรับทำความสะอาดแผงโซลาร์เซลล์โดยเฉพาะ และผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดหน้าต่างทั่วไป ใช้วิธีการทดสอบที่แตกต่างกันสองวิธี ขั้นแรกเกี่ยวข้องกับการทำความสะอาดตัวอย่างโดยการแช่ตัวอย่างไว้ในสารทำความสะอาดต่างๆ เป็นระยะเวลานาน ประการที่สองเกี่ยวข้องกับการเจริญเติบโตของสาหร่ายบนพื้นผิวกระจกเพื่อจำลองสภาพการทำความสะอาดในชีวิตจริง แสงจากช่วงความยาวคลื่นที่หลากหลายถูกวัดโดยใช้เครื่องสเปกโตรโฟโตมิเตอร์เพื่อดูว่าแสงถูกส่งผ่านมากน้อยเพียงใดหลังการทำความสะอาดแต่ละวิธี ผลลัพธ์ที่ได้ชัดเจน-

บนกระจกที่สะอาด ผลิตภัณฑ์ส่วนใหญ่คงไว้หรือปรับปรุงการส่งผ่านแสงเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม น้ำยาล้างจานลดการแพร่เชื้อได้ประมาณ 1% บนกระจกที่เปื้อนสาหร่ายแล้วทำความสะอาด ความแตกต่างก็กว้างขึ้น: น้ำยาล้างจานทิ้งการสูญเสียการแพร่กระจายอย่างต่อเนื่องเกือบ 4% เมื่อเทียบกับพื้นผิวที่ทำความสะอาดอย่างเหมาะสม ซึ่งแปลเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยตรง-ผลผลิตพลังงานลดลง 3–4% เพียงจากการใช้ผงซักฟอกที่ไม่ถูกต้อง

การวิเคราะห์ด้วยกล้องจุลทรรศน์เผยให้เห็นว่าสารเคลือบป้องกันแสงสะท้อน-นั้นไม่ได้ถูกทำให้เสื่อมโทรมหรือถูกกัดกร่อนทางกายภาพ ปัญหาไม่ใช่ความเสียหายถาวร แต่ยังมีสารตกค้างถาวร น้ำยาล้างจานทิ้งแผ่นฟิล์มไว้ซึ่งแม้จะมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า แต่ก็เพียงพอที่จะเปลี่ยนคุณสมบัติทางแสงของแก้วได้ แม้แต่การล้างอย่างละเอียดก็ไม่สามารถคืนระดับการส่งสัญญาณเดิมได้เต็มที่

ทำไมน้ำยาล้างจานถึงมีพฤติกรรมแตกต่างจากน้ำยาทำความสะอาดอื่นๆ? คำตอบอยู่ที่สูตรทางเคมี น้ำยาล้างจานได้รับการออกแบบมาให้ยึดติดกับพื้นผิว-นี่คือสาเหตุที่ทำให้ขจัดคราบมันออกจากจานได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่ยังต้องล้างให้สะอาดด้วย มักจะมีสารลดแรงตึงผิวที่ทิ้งฟิล์มที่ชอบน้ำหรือไม่ชอบน้ำไว้ ขึ้นอยู่กับสูตร

เมื่อนำไปใช้กับกระจกป้องกันแสงสะท้อน- สารตกค้างเหล่านี้จะเติมเต็มรูเล็กๆ ของสารเคลือบ หรือสร้างฟิล์มที่สม่ำเสมอซึ่งเปลี่ยนดัชนีการหักเหของแสงที่พื้นผิว การเคลือบป้องกันแสงสะท้อน-ทำงานโดยการสร้างการเปลี่ยนแปลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปในดัชนีการหักเหของแสงระหว่างอากาศและกระจก วัสดุแปลกปลอมใดๆ ที่เกาะอยู่บนวัสดุจะขัดขวางการไล่ระดับสีนี้ และช่วยฟื้นฟูการสูญเสียการสะท้อนที่การเคลือบได้รับการออกแบบมาเพื่อขจัดออกไปได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เอธานอลและอะซิโตนต่างจากไอโซโพรพิลแอลกอฮอล์และน้ำยาเช็ดกระจกแบบมืออาชีพ แต่มีประสิทธิภาพมากเช่นกัน แต่คุณต้องใช้ด้วยความระมัดระวังตามศักยภาพที่จะทำให้เกิดปฏิกิริยาทางเคมีกับวัสดุทำกรอบหรือปิดผนึก การศึกษานี้ได้แสดงให้เห็นว่าสารทำความสะอาดระเหยง่ายเหล่านี้และผลิตภัณฑ์-ที่สร้างขึ้นตามวัตถุประสงค์สำหรับการทำความสะอาดด้วย PV ไม่ได้ทำลายประสิทธิภาพการมองเห็น

จากผลการวิจัยเหล่านี้ คำแนะนำสำหรับเจ้าของระบบ PV ทั้งสำหรับที่พักอาศัยและเชิงพาณิชย์มีดังนี้

หลีกเลี่ยงการใช้น้ำยาล้างจานโดยสิ้นเชิงแม้ว่าแผงโซลาร์เซลล์อาจดูสะอาดหลัง-ใช้กับน้ำยาล้างจาน สบู่จะทิ้งสารตกค้างที่มองไม่เห็นไว้ ซึ่งจะยับยั้งประสิทธิภาพต่อไปจนกว่าจะถูกกำจัดออกไปตามธรรมชาติผ่านสภาพอากาศ (การสัมผัสฝน รังสียูวี และลม) ในบางพื้นที่ของโลกที่มีปริมาณน้ำฝนน้อยที่สุด เช่น พื้นที่ทางตะวันตกเฉียงใต้ของสหรัฐอเมริกา ผงซักฟอกที่ตกค้างสามารถคงอยู่บนโมดูลได้นานถึง 6 เดือน

ใช้ผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดที่แนะนำเท่านั้นผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดที่มีไอโซโพรพิลแอลกอฮอล์ (โดยทั่วไปมีความเข้มข้น 70% ขึ้นไป) หรือผลิตภัณฑ์ที่จำหน่ายในเชิงพาณิชย์สำหรับทำความสะอาดกระจกโดยเฉพาะ แต่ไม่มีสารปรับสภาพหรือแว็กซ์จึงปลอดภัยต่อการใช้งาน โซลูชันที่สร้างขึ้นตามวัตถุประสงค์-สำหรับการทำความสะอาดแผงโซลาร์เซลล์อาจมีราคาสูงกว่า อย่างไรก็ตาม เคมีในผลิตภัณฑ์ดังกล่าวได้รับการพัฒนาโดยเฉพาะสำหรับใช้กับสารเคลือบป้องกันแสงสะท้อน-

ใช้น้ำคุณภาพสูงสุดเท่าที่จะเป็นไปได้เมื่อคุณใช้น้ำเพียงอย่างเดียวตามหลักการแล้ว คุณควรใช้น้ำปราศจากไอออนหรือน้ำกลั่น หากคุณใช้น้ำประปาในการทำความสะอาด คุณจะทิ้งแร่ธาตุตกค้างไว้บนแผงเซลล์แสงอาทิตย์ และสิ่งตกค้างนี้อาจสะสมการทำงานล่วงเวลาและจำกัดปริมาณแสงที่ส่องผ่านพื้นที่นั้น

พิจารณาวิธีการทางกลอย่างรอบคอบสามารถใช้แปรงขนนุ่มหรือไม้กวาดหุ้มยางได้ เครื่องมือขัดถูอาจทำให้กระจกหรือสารเคลือบเป็นรอยได้ ทำให้เกิดความเสียหายถาวรซึ่งไม่เกี่ยวข้องกับเคมีในการทำความสะอาด

การสืบสวนในฟินแลนด์สนับสนุนการสืบสวนที่เกิดขึ้นพร้อมกันที่ดำเนินการโดย Fraunhofer Center for Silicon Photovoltaics ในเยอรมนี ซึ่งทั้งสองอย่างนี้ได้แสดงให้เห็นว่าน้ำยาทำความสะอาดที่ใช้กันทั่วไปจำนวนมากจะทำให้เกิด-ความเสียหายในระยะยาวต่อสารเคลือบป้องกันแสงสะท้อนบนแผงโซลาร์เซลล์ โดยรวมแล้ว พวกเขาแสดงให้เห็นถึงการยอมรับที่เพิ่มขึ้นในอุตสาหกรรมว่าการดำเนินการบำรุงรักษาไม่ได้เกิดขึ้นภายในสุญญากาศ ด้วยเหตุนี้จึงส่งผลต่ออายุการใช้งานแผงโซลาร์เซลล์ที่ยืนยาวตั้งแต่การติดตั้งระบบ

การสูญเสียประสิทธิภาพ 3–4% จากการทำความสะอาดที่ไม่เหมาะสมอาจไม่ถือเป็นหายนะสำหรับผู้สังเกตการณ์ทั่วไป อย่างไรก็ตาม สำหรับการติดตั้งเชิงพาณิชย์ที่สร้างพลังงานได้หลายพันกิโลวัตต์-ชั่วโมงต่อปี นั่นแสดงถึงการสูญเสียทางการเงินอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเวลาผ่านไป สำหรับระบบที่อยู่อาศัย อาจหมายถึงความแตกต่างระหว่างการตอบสนองความคาดหวังด้านพลังงานกับการสงสัยว่าเหตุใดการผลิตจึงดูต่ำกว่าการติดตั้งในบริเวณใกล้เคียง

การล่อลวงให้ใช้สิ่งที่อยู่ใต้อ่างล้างจานเป็นเรื่องที่เข้าใจได้ แต่ดังที่การวิจัยนี้แสดงให้เห็น ความสะดวกสบายต้องแลกมาด้วยต้นทุน การเลือกสารทำความสะอาดที่เหมาะสมไม่จำเป็นต้องมีการฝึกอบรมเฉพาะทาง-เพียงการตระหนักรู้เท่านั้น และในด้านพลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งอัตรากำไรขั้นต้นและประสิทธิภาพ-ในระยะยาวมีความสำคัญ ตัวเลือกเล็กๆ น้อยๆ เหล่านี้มีผลกระทบที่วัดผลได้