光伏組件上表面自清潔減反射（AR）涂層應(yīng)用研究

劉伶林

（水發(fā)興業(yè)能源（珠海）有限公司，廣東珠海 519000）

光伏電站一般建在工業(yè)廠房的屋頂、山地、沙漠、戈壁灘等，隨著時間的推移，日積月累、灰塵越積越厚，這些光伏組件的玻璃表面被灰塵覆蓋后不易清潔，有些光伏組件的玻璃被灰塵覆蓋后可見光透過率降低到最開始的60%，很大程度上影響了發(fā)電效率。雖然積灰影響可通過清洗解決，但清洗頻率過高存在一些問題，如清洗成本支出較大、易引起光伏組件隱裂等問題，若光伏組件玻璃表面積灰的問題得不到根本解決，將大幅影響光伏電站的發(fā)電效率。

有研究表明，在光伏組件玻璃表面應(yīng)用自清潔減反射（AR）涂層，光伏組件采光玻璃表面會形成一層自清潔增透保護層，自清潔增透保護層在風吹雨打下可保持其表面的潔凈度，還可提高玻璃的可見光透過率，很大程度上減少因灰塵累積而造成的發(fā)電效率降低的問題，從而實現(xiàn)提高既有光伏電站的效率，同時也大幅減少因光伏組件清潔而產(chǎn)生的維護費用。

1 研究方法

文章將采用對照試驗研究法進行，即將每個類型的電站分為兩個或多個組群，其中一個是“對照組”，用于對比的標準；另一個或其他幾個是“試驗組”。兩個組的基本條件都一樣，主要區(qū)別是給予了一些“試驗組”特殊條件。在試驗過程中，運用統(tǒng)計學方法對方陣進行選擇和分析發(fā)電量的增發(fā)比例。

在實施電站項目中，選擇光伏方陣容量、朝向、環(huán)境參數(shù)、設(shè)備的品牌規(guī)格完全一致的多個方陣，收集這些方陣n天的歷史數(shù)據(jù)，以日發(fā)電量為最小單位，根據(jù)拉伊達準則剔除粗大誤差后，統(tǒng)計結(jié)果選擇發(fā)電量比例穩(wěn)定的多個方陣作為試驗組和對照組；在試驗組的光伏方陣的光伏組件上表面噴涂自清潔減反射（AR）涂層；而對照組的光伏方陣的光伏組件上表面不噴涂自清潔減反射（AR）涂層。根據(jù)兩個組長期比例關(guān)系確定比對基數(shù)f：

式中，gtn為所統(tǒng)計歷史數(shù)據(jù)中試驗組第n天的日發(fā)電量，gcn為所統(tǒng)計歷史數(shù)據(jù)中對照組第n天的日發(fā)電量（在選擇中盡量選用1 a及以上的日歷史發(fā)電數(shù)據(jù)，并使對比基數(shù)盡量接近1）。

通過數(shù)據(jù)監(jiān)控采集系統(tǒng)對光伏組件上表面噴涂自清潔減反射（AR）涂層后的試驗組，以日發(fā)電量為最小單位進行數(shù)據(jù)收集，收集n'天的發(fā)電量數(shù)據(jù)，剔除粗大誤差后，將得到n'天的增發(fā)比例ΔG：

式中，ΔG為光伏組件上表面噴涂自清潔減反射（AR）涂層后的發(fā)電量增發(fā)比值。

2 應(yīng)用自清潔減反射（AR）涂層后對光伏電站發(fā)電量的影響

選址4個不同氣候地區(qū)、不同灰塵濃度、不同安裝傾角的既有光伏電站，應(yīng)用自清潔減反射（AR）涂層后對光伏電站發(fā)電量的影響情況如下。

（1）新泰中穆示范項目從2022年7月10日開始數(shù)據(jù)對比，截至2023年6月30日具體增發(fā)效果如圖1所示，從趨勢線看，項目增發(fā)比例為負值，呈逐漸上升趨勢，但不明顯。

圖1 新泰中穆示范項目增發(fā)電量比例

（2）武威東潤示范項目從2022年8月1日開始數(shù)據(jù)對比，截至2023年6月30日具體增發(fā)效果如圖2所示，從趨勢線看，項目增發(fā)比例從負值轉(zhuǎn)到正值，逐步上升，但目前效果不明顯，不到1%的增幅。

圖2 武威東潤示范項目增發(fā)電量比例

（3）陽江大溝示范項目從2022年8月25日開始數(shù)據(jù)對比，截至2023年6月30日具體增發(fā)效果如圖3所示，從趨勢線看，增發(fā)從正值轉(zhuǎn)到負值，且呈下降的趨勢。

圖3 陽江大溝示范項目增發(fā)電量比例

（4）金鼎園區(qū)（5&6 號連廊）示范項目從2022年8月2日開始數(shù)據(jù)對比，數(shù)據(jù)截至2023年6月30日，如圖4所示，增發(fā)電量比例約為0.2%，增發(fā)比例不明顯，呈逐漸上升趨勢。

圖4 金鼎園區(qū)（5&6號連廊）示范項目增發(fā)電量比例圖

以上是4個示范光伏電站應(yīng)用自清潔減反射（AR）涂層后，歷經(jīng)10個月的時間采集相關(guān)數(shù)據(jù)進行的發(fā)電量的增發(fā)對比，其增發(fā)效果并不理想，后期的增發(fā)效果如何，還需進一步驗證。

3 自清潔減反射（AR）涂層性能測試分析研究

（1）涂層面疏水性測試。測試方法：通過噴水后觀察玻璃表面水珠聚集情況確認涂層面。觀測現(xiàn)象：無涂層的玻璃表面噴水后不會形成水珠，噴水以掛壁的形式大量殘留在玻璃表面；有涂層的玻璃面噴水后形成水珠并快速滑落，表面幾乎無殘留水。

根據(jù)水滴的浸潤現(xiàn)象對比可知，含有AR 涂層部分的玻璃樣品其疏水性更好。根據(jù)水滴的在玻璃上的流動情況可知，AR 涂層可提高玻璃板的疏水性。

（2）硬度測試。測試方法：測試涂層面鉛筆硬度（配重750 g）；每片玻璃測試3個數(shù)據(jù)。觀測現(xiàn)象：無涂層玻璃表面鉛筆硬度測試＞3 H；有涂層玻璃表面鉛筆硬度測試＞3 H。3次測試情況無明顯差異。

（3）平行光透過率性能。測試儀器有：透過率儀（Linshang，LS116），光學透過率測試儀（Linshang，LS183）。

如圖5所示，根據(jù)兩種儀器測試的結(jié)果對比可知，含有AR 涂層部分的玻璃樣品其平行光透射率提升幅度非常有限，大概只有1%的提升，有的則完全沒有提升。

圖5 平行光透過率對比

4 結(jié)束語

通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)收集4個不同氣候地區(qū)、不同灰塵濃度、不同安裝傾角的既有光伏電站，應(yīng)用自清潔減反射（AR）涂層后分析發(fā)電量的增發(fā)比例，歷經(jīng)10個月的時間采集相關(guān)數(shù)據(jù)進行發(fā)電量的增發(fā)對比發(fā)現(xiàn)，其發(fā)電量增發(fā)效果并不理想，后期的發(fā)電量增發(fā)效果，還需進一步驗證；同時在實驗室對光伏組件上表面自清潔減反射（AR）涂層的性能進行了測試，其有一定的疏水性及增透效果，但效果非常有限，光伏組件上表面自清潔減反射（AR）涂層應(yīng)用在后期的光伏電站技改項目中，就目前收集的數(shù)據(jù)來看技術(shù)上還有進一步的提升空間。