香港城市大学的一个研究团队开发出一种太阳能电池板清洁方法，可将用水量减少80%以上。这项发表在《自然·可持续性》杂志上的技术，可实现高达99.9%的污染物去除率。其原理借鉴了蝴蝶翅膀和植物叶片的清洁方式。
太阳能运营商面临的日益严峻的问题
全球太阳能装置面临着持续的维护挑战。灰尘、沙粒和污染物会积聚在面板表面，降低能源输出。目前，全球太阳能行业每年用于清洁的水量超过12亿加仑。随着装置数量的增加，这一数字还将继续上升。在太阳能潜力最大的干旱地区，水资源短缺使得传统的高压清洗越来越难以实现。
面板积垢会显著降低发电量。对于利润微薄的大型太阳能发电厂而言，经济损失是实实在在的。既能保持发电量又能减少用水量的清洁系统，具有重要的环境和商业价值。
水滴拖把系统的工作原理
由王教授领导的香港城市大学团队与伦敦帝国理工学院和北京过程工程研究所的合作者共同研发了一套系统。该系统利用水滴撞击时的物理特性。当水滴撞击面板表面时，它会向外扩散，然后反弹。这种扩散和反弹会产生流体动力。这些力会将颗粒从表面抬起并推移。
研究团队将这项技术称为“液滴拖把”。它用水量约为标准液体喷射清洗的十分之一。研究人员发现，清洁效率并非线性变化。适中的冲击能量比最大冲击力更能有效清洁。在利用沙粒模拟沙漠环境的测试中，优化后的液滴比高能量方法更能稳定地去除污染物。
王教授表示，该团队设计这种方法旨在节约水资源，同时提高可再生能源的利用效率。该系统还能处理更重的颗粒物，包括密度是水数倍的颗粒物。这使得它的应用范围不仅限于轻质表面粉尘。
研究发现
《自然·可持续性》杂志发表的论文指出，超疏水涂层太阳能电池板对污染物的去除率高达99.9%。与传统方法相比，用水量减少了80%以上。这些数据来自实验室条件。目前尚未发表大规模的独立现场验证结果，实际性能可能因面板涂层、颗粒类型和当地气候条件而异。
这项研究借鉴了仿生学原理。蝴蝶翅膀和某些植物叶片通过表面微结构排出水分和碎屑。研究人员将这种物理原理应用于面板清洁。该液滴系统无需复杂的机械部件即可复制部分此类特性。
对太阳能行业的影响
太阳能行业正面临着减少运营用水量的压力。面板维护用水量便是这种压力的一个体现。国际能源署预测，到2030年代，太阳能装机容量将快速增长，尤其是在中东、北非和南亚部分地区等日照充足但水资源匮乏的地区。因此，节水型清洁解决方案与这些应用环境息息相关。
城市大学的研究团队表示，该系统尤其适用于干旱地区的大型太阳能发电厂。这些地区尘土含量高，水源有限。一种能够同时解决这两个问题的清洁方法显然具有实际价值。
该研究尚未包含商业部署时间表。研究团队已在实验室规模上验证了该方法。但该方法能否以经济高效的方式制造并部署到公用事业规模的设施中，仍有待观察。有意投资该技术的投资者和开发商在得出确切结论之前，需要看到现场试验和成本评估结果。
王教授及其同事的研究成果在技术上是可信的。高去除率和低用水量的结合解决了实际操作中遇到的问题。从实验室研究到广泛应用还有很长的路要走。但就目前而言，证据基础令人鼓舞。
