Credit:CC0 Public Domain在一项可能大幅提高寒冷气候下太阳能电池板生产率的进展中，密歇根大学领导的一个团队展示了一种廉价、透明的涂层，可以减少太阳能电池板上的冰雪堆积，使它们能够在早期测试中产生高达85%的更多能量。涂层主要由聚氯乙烯或PDMS塑料和硅或植物油制成。它可以在寒冷的天气里被喷洒或刷上，在目前的迭代中，它可以持续脱落冰雪长达一年。
“可再生能源现在确实正在起飞，但是在北方气候下，雪是一个巨大的问题，”U-M材料科学与工程教授阿尼什·图特佳说，他与桑迪亚国家实验室和阿拉斯加大学合作领导了这项研究。
“太阳能电池板在冬天可能会失去80%或90%的发电能力。因此，找到一种方法让它们全年持续产生能量是一个令人兴奋的挑战，”他说。
虽然Tuteja的实验室过去已经开发了许多有效的除冰涂层，但他解释说，设计一种既能被动除冰又能除冰的涂层是一项特殊的挑战。
Tuteja说:“冰的密度和重量相对较大，我们以前的涂层用自身的重量来对抗它。“但是雪的密度可以比冰小10倍，所以我们根本不确定我们在冰上使用的技巧会转化为雪。”
为了找到合适的涂层，Tuteja和他的团队转向了过去为除冰涂层提供动力的两个关键特性:低界面韧性和低粘合强度。低表面附着力基本上是滑爽的。滑溜度本身在小面积上效果很好，但是表面越大，滑走冰雪需要的力就越大。对于更大的区域，您需要一种方法来完全打破粘附。这就是低界面韧性的作用——它会在冰和面板之间产生裂缝。无论大小，这些冰块沿着面板滚动，打破冰雪。
学分:密歇根大学该团队致力于在低表面附着力和低界面韧性之间取得精确的平衡，这两者将排斥大小表面的冰和雪。他们从非常坚硬的聚氯乙烯塑料开始，以降低界面韧性，并混合少量植物油，使聚氯乙烯具有足够低的表面附着力，以提供两全其美的效果。他们还设计了第二种材料，使用PDMS塑料和硅基油同样有效。
U-M的研究人员与阿拉斯加大学合作，在阿拉斯加费尔班克斯的一个太阳能场测试了这种材料，将涂层应用于由自动相机监控了大约两周的一部分面板。测试表明，在整个冬季，涂层板的平均冰雪覆盖率约为28%，相比之下，未涂层板的冰雪覆盖率约为59%。
该涂层是由美国能源部研究和开发实验室桑迪亚国家实验室领导的项目的一部分，由能源部太阳能技术办公室提供资金
该项目的首席研究员劳里·伯纳姆(Laurie Burnham)表示:“随着太阳能成本的下降和盈利能力的攀升，近年来太阳能的大部分增长都集中在北方各州，那里降雪很常见。
“如果我们能够证明其长期功效，防雪涂层将使太阳能在多雪地区更加可靠、更加实惠，有助于加快我们国家向更加以太阳能为主导的能源经济转型。”
Tuteja说，虽然目前的涂层迭代可以立即使用，但该团队计划进一步调整，目标是开发一种至少可以持续五年的涂层。
这项研究发表在《先进材料技术》杂志上。
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