洗不掉的油灰“偷走”太阳能

在中科院上海微系统所物联网大楼的楼顶上，斜放着一块块光伏板，即便隔着五六米，也能清楚看到板上厚厚的灰，并不是保洁阿姨偷懒，而是该所新能源技术中心主任刘正新希望从这样的实验中，测试灰尘对太阳能发电的影响。

实验初衷源自他对家中积灰速度的“惊叹”—桌椅上的灰尘可以每天擦拭，可若国家大力发展的光伏产业“蒙灰”又将如何，这是值得国内科学家研究的课题。“积灰，很可能让近年来提高太阳能发电效率的努力付之东流。”刘正新说。

　　损耗“抹平”努力

在整个光伏组件中，能够将太阳能转化为电能的“魔术师”是太阳能电池，为了保持这种精密元件的洁净，它被封装在3.2毫米厚的玻璃之中。太阳光必须透过玻璃才能接触电池，而灰尘相当于在两者“会面”的路上砌了一堵墙。

这堵“墙”究竟让多少阳光“无功而返”？刘正新拿出了实验数据：洗净的光伏板玻璃放在户外1周后，透光率降低了约2%；9周后再测，降低了7%左右，随后趋于稳定。

透光率与太阳能发电的经济效益紧密相关。据刘正新估算，7%的透光率损失，意味着像世博会中国馆这样的光伏电站（装机容量为3.2兆瓦）每小时“溜走”了3000元；以上海冬季4小时的有效发电时间来算，每天的经济损失在1万元。

此前，为了提高光伏板的透光率，人们做了各种尝试：比如在玻璃表面压花，金字塔型的凹凸纹理能促进光线向内散射；另一种方法是在玻璃表面涂一层能聚拢光线的薄膜，这些努力约能增加5%-6%的透光率。

孰料，灰尘让这些曾经的妙招变成了“损招”。刘正新告诉记者，现在已有人提议不要再用有花纹的玻璃封装太阳能电池，因为这些凹槽更容易藏污纳垢。

　　洗不掉的“油灰”

一年前，一位来访的日本同行被刘正新演示的PPT中，积满灰尘的光伏板“惊到了”。原来，在日本，一场雨就能将灰尘洗去，冲洗过的光伏板能恢复到安装时的发电效率；但在中国，雨水敌不过顽固的灰尘。“灰里有其他东西，最有可能的是有机气溶胶颗粒和黑炭。”刘正新说。

刘正新的说法与复旦大学大气化学研究中心主任庄国顺教授的研究不谋而合。庄国顺发现，“海派霾”中天然尘埃所占比重不足10%，而有机气溶胶和黑炭则占到30%以上，这些主要来自汽车尾气的油性颗粒物，粒子细、粘性强，容易附着在玻璃上，而且无法用水清洗。

　　何时清洗看曲线

每一种能源利用方式都在效率与成本之间博弈，洗不掉的“油灰”很可能成为光伏电站的一道“附加题”。

难题如何解？刘正新首先想到的是让光伏板拥有自清洁能力。他从中科院上海硅酸盐所引进了一种催化剂，它能破坏有机分子，使灰尘失去油性，方便雨水冲洗。但是“油灰的累积速度超过了催化剂的清洁能力”。

为应对雾霾这场持久战，刘正新正在构建一个监控系统，以帮助大大小小的光伏电站决定何时清洗他们的光伏组件。在这个模型中，能够依据已知的透光率降低曲线计算出发电量损失和相应的经济损失，电站运营方可根据各地的人工成本，决定最划算的清洗周期。“今后，大型光伏电厂旁或许得配套个清洗厂才行。”刘正新半开玩笑地说。