光伏组件上表面自清洁减反射（AR）涂层应用研究

刘伶林

（水发兴业能源（珠海）有限公司，广东珠海 519000）

光伏电站一般建在工业厂房的屋顶、山地、沙漠、戈壁滩等，随着时间的推移，日积月累、灰尘越积越厚，这些光伏组件的玻璃表面被灰尘覆盖后不易清洁，有些光伏组件的玻璃被灰尘覆盖后可见光透过率降低到最开始的60%，很大程度上影响了发电效率。虽然积灰影响可通过清洗解决，但清洗频率过高存在一些问题，如清洗成本支出较大、易引起光伏组件隐裂等问题，若光伏组件玻璃表面积灰的问题得不到根本解决，将大幅影响光伏电站的发电效率。

有研究表明，在光伏组件玻璃表面应用自清洁减反射（AR）涂层，光伏组件采光玻璃表面会形成一层自清洁增透保护层，自清洁增透保护层在风吹雨打下可保持其表面的洁净度，还可提高玻璃的可见光透过率，很大程度上减少因灰尘累积而造成的发电效率降低的问题，从而实现提高既有光伏电站的效率，同时也大幅减少因光伏组件清洁而产生的维护费用。

1 研究方法

文章将采用对照试验研究法进行，即将每个类型的电站分为两个或多个组群，其中一个是“对照组”，用于对比的标准；另一个或其他几个是“试验组”。两个组的基本条件都一样，主要区别是给予了一些“试验组”特殊条件。在试验过程中，运用统计学方法对方阵进行选择和分析发电量的增发比例。

在实施电站项目中，选择光伏方阵容量、朝向、环境参数、设备的品牌规格完全一致的多个方阵，收集这些方阵n天的历史数据，以日发电量为最小单位，根据拉伊达准则剔除粗大误差后，统计结果选择发电量比例稳定的多个方阵作为试验组和对照组；在试验组的光伏方阵的光伏组件上表面喷涂自清洁减反射（AR）涂层；而对照组的光伏方阵的光伏组件上表面不喷涂自清洁减反射（AR）涂层。根据两个组长期比例关系确定比对基数f：

式中，gtn为所统计历史数据中试验组第n天的日发电量，gcn为所统计历史数据中对照组第n天的日发电量（在选择中尽量选用1 a及以上的日历史发电数据，并使对比基数尽量接近1）。

通过数据监控采集系统对光伏组件上表面喷涂自清洁减反射（AR）涂层后的试验组，以日发电量为最小单位进行数据收集，收集n'天的发电量数据，剔除粗大误差后，将得到n'天的增发比例ΔG：

式中，ΔG为光伏组件上表面喷涂自清洁减反射（AR）涂层后的发电量增发比值。

2 应用自清洁减反射（AR）涂层后对光伏电站发电量的影响

选址4个不同气候地区、不同灰尘浓度、不同安装倾角的既有光伏电站，应用自清洁减反射（AR）涂层后对光伏电站发电量的影响情况如下。

（1）新泰中穆示范项目从2022年7月10日开始数据对比，截至2023年6月30日具体增发效果如图1所示，从趋势线看，项目增发比例为负值，呈逐渐上升趋势，但不明显。

图1 新泰中穆示范项目增发电量比例

（2）武威东润示范项目从2022年8月1日开始数据对比，截至2023年6月30日具体增发效果如图2所示，从趋势线看，项目增发比例从负值转到正值，逐步上升，但目前效果不明显，不到1%的增幅。

图2 武威东润示范项目增发电量比例

（3）阳江大沟示范项目从2022年8月25日开始数据对比，截至2023年6月30日具体增发效果如图3所示，从趋势线看，增发从正值转到负值，且呈下降的趋势。

图3 阳江大沟示范项目增发电量比例

（4）金鼎园区（5&6 号连廊）示范项目从2022年8月2日开始数据对比，数据截至2023年6月30日，如图4所示，增发电量比例约为0.2%，增发比例不明显，呈逐渐上升趋势。

图4 金鼎园区（5&6号连廊）示范项目增发电量比例图

以上是4个示范光伏电站应用自清洁减反射（AR）涂层后，历经10个月的时间采集相关数据进行的发电量的增发对比，其增发效果并不理想，后期的增发效果如何，还需进一步验证。

3 自清洁减反射（AR）涂层性能测试分析研究

（1）涂层面疏水性测试。测试方法：通过喷水后观察玻璃表面水珠聚集情况确认涂层面。观测现象：无涂层的玻璃表面喷水后不会形成水珠，喷水以挂壁的形式大量残留在玻璃表面；有涂层的玻璃面喷水后形成水珠并快速滑落，表面几乎无残留水。

根据水滴的浸润现象对比可知，含有AR 涂层部分的玻璃样品其疏水性更好。根据水滴的在玻璃上的流动情况可知，AR 涂层可提高玻璃板的疏水性。

（2）硬度测试。测试方法：测试涂层面铅笔硬度（配重750 g）；每片玻璃测试3个数据。观测现象：无涂层玻璃表面铅笔硬度测试＞3 H；有涂层玻璃表面铅笔硬度测试＞3 H。3次测试情况无明显差异。

（3）平行光透过率性能。测试仪器有：透过率仪（Linshang，LS116），光学透过率测试仪（Linshang，LS183）。

如图5所示，根据两种仪器测试的结果对比可知，含有AR 涂层部分的玻璃样品其平行光透射率提升幅度非常有限，大概只有1%的提升，有的则完全没有提升。

图5 平行光透过率对比

4 结束语

通过数据采集系统收集4个不同气候地区、不同灰尘浓度、不同安装倾角的既有光伏电站，应用自清洁减反射（AR）涂层后分析发电量的增发比例，历经10个月的时间采集相关数据进行发电量的增发对比发现，其发电量增发效果并不理想，后期的发电量增发效果，还需进一步验证；同时在实验室对光伏组件上表面自清洁减反射（AR）涂层的性能进行了测试，其有一定的疏水性及增透效果，但效果非常有限，光伏组件上表面自清洁减反射（AR）涂层应用在后期的光伏电站技改项目中，就目前收集的数据来看技术上还有进一步的提升空间。