Isfobiske overflader til is, snefald i brugsskala Solar

Amerikanske forskere har udviklet et belægningssystem, der hævdes effektivt at muliggøre gentagne, passive udslip af sne og is i solcelleanlæg i brugsskala over en bred vifte af minusgrader ned til -35 grader Celsius.

“Med nogle yderligere tests ville vores teknologi umiddelbart kunne anvendes til rigtige solcelleanlæg,” den forskningskorresponderende forfatter, Anish Tuteja, fortalte pv magazine.“Vi planlægger snart at lave flere udvidede eksperimenter, hvor belægningen vil blive testet i et par år på udendørs solpaneler.”

De 50μm coating består af en optisk transparent overflade, der udviser både ekstrem lav isgrænsefladeadhæsion og sejhed. Det blev fremstillet ved at bruge en opløsning af medium-chain triglyceride (MCT) olie med et vægtindhold på 60 vægt% til at blødgøre to almindelige industrielle polymer polyvinylchlorider kendt som henholdsvis MC2 og MC6.

De to løsninger blev testet i en undergruppe af 72-celle paneler, der måler 2x1m på et net-bundet PV-system drevet af en Alaska-forsyning i Fairbanks i vintrene 2019 og 2020. Installationens hældningsvinkel blev indstillet til 45 grader for at lette snefald, og alle 16 moduler, der blev brugt til forsøget, var udstyret med mikro-invertere. Både MC2- og MC6-løsningerne blev anvendt på modulets overfladeglas og strukturrammen.

Panelerne blev installeret fire-up i liggende retning, og hver søjle inklusive coatede paneler blev adskilt af en søjle med ubelagte paneler.“Data om snefald blev indsamlet af et kamera af forskningskvalitet, der var placeret normalt [ly] i forhold til hvert array og med et synsfelt, der var tilstrækkeligt til at fange hele udvalget af eksperimentelle paneler,” forklarede forskerne.“I løbet af få minutter viste både MC2- og MC6-søjlerne accelereret snefald i forhold til den ubelagte kontrolsøjle, med snedækning reduceret med omkring 61 % og ca. 32 % på henholdsvis MC2 og MC6 [-belagte paneler].”

De ubelagte paneler forblev derimod fuldstændigt dækket af sne og is under testperioden og var i stand til at producere næsten nul elektricitet. Snerydningen forårsaget af vind var minimal under testen, da der blev registreret vind med meget begrænset hastighed.

Forskerne fandt ud af, at MC2-løsningen opnår den bedste ydeevne, hvilket resulterer i et gennemsnitligt snedækningsområde på kun 27,7 %, mens MC6-løsningen var i stand til at opnå et gennemsnit på 45,4 %. Sidstnævnte viste sig at have lavere mekanisk styrke, hvilket også medførte delaminering af panelerne. Førstnævnte bibeholdt sin ydeevne og stabilitet i løbet af eksperimentets 77 dage.

Forskerne understregede, at belægningsteknologien er i stand til at kaste forskellige typer af sne og is, og sagde, at den også kan anvendes på bygningsintegreret PV.“Materialeomkostningerne forventes at være ret lave,” Tuteja fortalte pv magazine.“Jeg vil anslå dem til at være mindre end $1 pr. kvadratmeter.”

Den nye teknik er foreslået i papiret Facilitating Large-Scale Snow Shedding from In-Field Solar Arrays using Icephobic Surfaces with Low-Interfacial Toughness, offentliggjort i Advanced Materials Technologies. Forskergruppen består af forskere fra University of Michigan, University of Alaska og US Department of Energy's Sandia National Laboratories.