Indvirkningen af ​​støv på PV-systemer i tørre kystmiljøer

Et forskerhold ledet af Saudi-Arabiens Imam Abdulrahman Bin Faisal Universitet har udført en eksperimentel undersøgelse af, hvordan forskellige støvsammensætninger påvirker solcelleanlæggets ydeevne. Undersøgelsen undersøgte fire støvtyper-montmorillonit, kaolinit, bentonit og naturligt støv-på solpaneler, der opererer i tørre kystmiljøer.

"Resultaterne af denne undersøgelse har praktiske konsekvenser for optimering af PV-vedligeholdelse i tørre kystområder," forklarede gruppen. "Ved at knytte støvsammensætning til nedbrydningsmekanismer kan interessenter prioritere rengøringsplaner eller vælge belægninger, der er skræddersyet til dominerende mineraler. For eksempel kan hydrofobe belægninger mindske fugtigheds-drevet vedhæftning i calcium-rige miljøer, mens jern-rige regioner kan drage fordel af}termiske{5}."

Forsøgene blev udført i Jubail, en by på Saudi-Arabiens Persiske Golfkyst, klassificeret som BWh (varm ørken) under Köppen-klimasystemet. Et 20 W polykrystallinsk PV-panel blev brugt til udendørs ydeevnetest mellem 9.-29. september 2025. Ved maksimal effekt leverede panelet en strøm på 1,14 A og en spænding på 17,6 V, med en åben-spænding på 21,1 V og en kort-strøm på 1,29 A.

Montmorillonit-, kaolinit- og bentonit-leret blev hentet som kommercielle mineralpulvere og sigtet til mindre end 45 μm. Naturlige støvprøver blev manuelt indsamlet fra glasoverflader udsat for omgivende forhold i Jubail. Støvaflejring blev udført i syv trin, begyndende med en overfladedensitet på omkring 1,0 g/m² og stigende trinvist til cirka 7,0 g/m². Målinger blev taget efter hvert deponeringstrin.

"Mineralogisk analyse via SEM-EDX afslørede distinkte kompositionsprofiler, der direkte korrelerer med præstationsforringelsesmønstre," sagde akademikerne. "Naturligt støv, kendetegnet ved et højt indhold af silica (25,37%) og calciumoxid (30,52%), viste sig som den mest skadelige forurening, hvilket inducerede et effekttab på 48% ved en aflejringsdensitet på 6 g/m2 gennem kombineret lysspredning og hygroskopisk cementering."

Calcium-rigt støv viste sig at være særligt problematisk under kystnære forhold, hvor forhøjet luftfugtighed (40-65 % relativ luftfugtighed) omdanner løse partikler til vedhæftende lag, der er modstandsdygtige over for naturlige rensemekanismer. I modsætning hertil bidrog montmorillonits forhøjede jernindhold (62,67 %) til termisk nedbrydning, hvilket hævede panelets overfladetemperatur til 40,4 C og reducerede åben-kredsløbsspændingen.

"Fugtighed opstod som en kritisk forstærkningsfaktor snarere end en uafhængig stressfaktor, hvilket reducerede effektiviteten med 15-30 %, når den relative luftfugtighed oversteg 60%. Denne tærskel markerer en overgang fra reversibel tilsmudsning til cementeret vedhæftning, hvor kapillærkræfter binder støvpartikler til PV-overfladen med tilstrækkelig styrke til at modstå den vinddrevne{4} yderligere." "Daganalysen afslørede, at optimal strømproduktion sker i morgentimerne med lav-fugtighed (8:00-11:30, effektivitet 12-13 %), mens eftermiddagsperioder oplever 20-25 % effektivitetstab."

Holdet fandt også ud af, at partikelforurening signifikant påvirkede ydeevneforringelsen, hvor luftkvalitetsindekset (AQI) viste en stærkere negativ sammenhæng med effektivitet end fugtighed alene. "Ved AQI-niveauer over 160 reducerede de kombinerede virkninger af lysspredning fra luftbårne aerosoler og overfladesnavs konverteringseffektiviteten til under 10%, selv under moderate støvaflejringstætheder (3-4 g/m2)," konkluderede de.

Deres resultater er tilgængelige i "Eksperimentel og modelleringsundersøgelse af støvsammensætningens indvirkning på fotovoltaisk ydeevne i tørre kystmiljøer," offentliggjort i Journal of Materials Research and Technology. Forskere fra Saudi-Arabiens Imam Abdulrahman Bin Faisal Universitet, Egyptian Atomic Energy Authority og Egyptens Ain Shams University har deltaget i undersøgelsen.