【能源峰会】3M科技朱小庆：3M光伏组件防尘解决方案

2015年9月8日中国能源峰会在北京顺义国展新馆举行，3M中国有限公司可再生能源部的朱小庆在2015中国光伏技术与装备论坛上做了题为“3M光伏组件防尘解决方案”主题演讲。

3M中国有限公司朱小庆先生正在演讲

以下是演讲实录：

朱小庆：今天我讲的内容是组件的防灰，安装的过程当中有一个很大的问题，大家都意识到，都了解到了灰尘的问题。这是今天大致的内容。首先，介绍一下我们公司，来自3M中国有限公司，总部是在美国的明州，成立1902年，3M公司是比较注重研发的一个公司，我们把销售额的5%用于很大的投入，第二、这也是可再生能源这一块首先在中国是很大的一个市场，另外在中国也投入了很大的资金和资源。

关于3M在太阳能这块的解决方案，主要列了一个我们主要的方案。第一、刚性组件，主要还是在晶硅，相对产品更多一些，后面会有解剖图。柔性组件我们也提供一些解决方案。另外，光热我们有一些产品。但是，总的来讲，最主要部分还是在晶硅的刚性组件，这是我们在晶硅组件上面一个整体的解决方案。大家可以看到，我们提供的可能除了玻璃的本身，比较无机的材料，其他材料我们都有提供，或者有类似的解决方案。

今天我们其实主要讲的内容还是在功能的涂层这一块。关于整个光伏组件，在全球2014年整个安装量超过180多千瓦，2015年200GW应该非常轻松的。在中国的安装，我们可以看一个数据，右边那个表格是从国家能源局截的今年3月份的数据，中国各省的安装量，前几大安装省份，甘肃、青海、内蒙古，如果把新疆跟兵团加上去，可能第三名会是那部分，但是总的差别不会特别大，基本上是这样一个排列。大家可以看到，我们拿中国这个地方距离，实际安装的这些区域来讲，其实可以看到，分布式首先是很少的，如果说地面电站其实基本上都在一些比较荒漠一些的地方，比较荒凉一些地方，那些地方相对来说通常比较大，我们去实际电站看，也看得出来，可能有一些维护的比较好的，或者清洗的频率比较高的，可能外面看起来还好。有些如果清洗的频率比较低的电站，外面明显可以看到灰。

关于对灰尘这块的影响，灰尘在组件上的累计比较明显，上面图是类似模拟的数据，左上方那个表格是根据积灰的程度，现在我们看积灰，基本以积灰的密度讲的，就是单位克/米，横坐标是积灰的密度，纵坐标是关于透光率的影响，后边是拿不同的灰，也是这样一个比较。其实灰尘对于铅版这个材料，透光率非常大。

前面是我截的电站的数据，很多类似实验性质，放在那里，时间有长有短，两周的也有，一个月的也有，几个月的也有，看IC的变化。横坐标包含的内容比较多，有涉及到安装的角度，除了带追踪器，可能没有这个考虑。铅版会涉及很多材料，现在对于铅版有很多考量，考量有不同的铅版材料，但是其实现在看上去，可能效果都不是那么好，对灰尘可能是更不好的因素。

回到这张图，看到不同的实际，大概这样一个时间段出来的一些组件，它的电流下降的比例有些是非常惊人，可以看到高可能能达到40%，这其实是非常大的一个现象。

影响积灰的因素有很多。第一、组件的安装，它的朝向跟安装角度，安装角度肯定越垂直，积灰更不容易，如果是平装的，像屋顶这种肯定最容易积灰，右边这个图，列举了一下研究的文献里面提到的不同的安装角，不同的安装朝向对于积灰的影响，可以看到大概的差别。另外，系统的安装形式，类似追踪器的效果，不管单轴还是双轴，文献里面提到两个方面，追踪系统本身积灰可能更严重一点，但是这一块可能还要再研究一下。另外，追踪的这块系统，可能对于防灰有一些帮助，比如类似出沙尘暴的时候，可以把组件的朝向做一些变化，如果到晚上，也可以把组件的方向做一个变化，这样晚上基本上没有积灰。另外有些环境沙尘特别大，肯定影响比较大，对于湿度，其实累计沙尘有一定的坏处。

改善积灰这一块，针对与我们看到的一些实际的情况来看，追踪器的系统，一个就是在灰尘比较出沙暴的时候做一个处理，或者晚上的时候做一个处理。铅版的材料也做了类似的研究，但是现在可能看上去没有找到比玻璃更合适的解决方案，至少现在我看到的报道是没有看到有这么好的一个解决方案。另外，铅版的功能组成，我相信大家可能也听过类似的。这里面提到积灰的解决方案，其实不是矛盾，不是只选取其中一个，就不需要别的，其实可以有机的结合在一起。

这个是我们3M公司核心的技术平台，我们研发基于这些核心平台做的，中央实验室允许一些核心平台的技术。基于防灰我们标识了蛮多的，但是都是一些潜在的方案，我们真正做的可能不会把全部用到一起，但是会选取最可行，最有经济性的方式。我们为什么会做?一方面对于太阳能，本身是我们很重要的一个部分，另外我们公司内部也做过很多类似的功能图形，包括铅版涂层，抗污的涂层，也有一些商业化的产品在应用，借鉴其他的产品我们开发了这款抗灰的涂层。

这是我们对于积灰的理解，后面提到的吸附这一块也是很大一部分，类似颗粒的摩擦，可能会带有一些静电，静电可以让灰更难去除。可能西部电站涉及到的化学物质相对比较少，但是工业区涉及到很复杂的灰，类似湿度的问题。组件表面有了灰也会发生形态的变化。清洁主要有两个过程，一个是自然的风吹，还有雨的清洗的作用，火油人工维护。我们设计产品，很难说设计一款产品，让它适用于所有的范围，所以我们设计第一代的产品来讲，主要是中间的这一块，我们适的特点，更倾向应用于比较干燥，灰尘比较大的地方。右边是我们做的一些样板，或者案例，后面有数据的分享。

这是我们除尘设计笼统的一个方面。第一、纳米结构，能够让灰尘接触的面积更少一些，基本上比如面积有些东西帖在一起，可能接触的面积达，如果是微观除尘，结合的面积比较小。第二、亲水，就是我讲的经典，也是很容易导致一些加剧吸附的作用，如果表面有很好的吸水性，可能会把经典去除掉，导电效果更好。第三、超过亲水表面，亲水表面如果非常亲水，类似像这种接触角，可能这个过程当中就会把灰给带走。

后面介绍一些我们实际的户外案例。第一部分，我们自己在研发中心的楼里做的一个小型的电站，包括有一些数据的收集的系统去做的。两种类型的组件，一个是基准的组件，没有抗灰的涂层，另外做的抗灰的涂层，原始数据比较类似的情况下，可以看到发电的差异，当然这个发电基本上在2%以上。但是，这个应用，我们的研发中心在上海，这个工况其实相对来说不是一个我们更推荐的一个工况，但是因为当时涉及到一些数据收集的便利性的条件，我们选了这样一个环节，所以产品设计我们推荐用于一些更干燥，灰尘更大的地方。即使这个地方，我们也看到比较大的功率的提升。

第三、我们做的玻璃，三种玻璃，一个是空白的玻璃，还有另外一种镀膜的，做透光率的变化。我想讲的第一个部分，就是我这儿标在这里的，是一个少雨的季节，其实灰相当于重复的累积，一直累积，上面除了防灰涂层，跟另一个涂层比差别还是很明显，大概有3%的变化，这个时间基本上也就一两个月的时间。

接下来这张图，我们前面提到很多类似亲水这块的作用，中间这个过程经历一场比较大的雨，我们采数据的时候，很多灰都给清走了，但是即使在这样的过程当中还是有差异的。我们除了这个涂层的玻璃感觉表面还是比较洁净，但是这个上面有一些类似像屋顶的东西，这个是我们在一个实际的屋顶的项目上，分成两边，左右两边用不同的。左边是我们做的一个项目，可以看到在一段时间以后，但是它屋顶其实很少清洗，可能自然的雨的过程更多一些，雨或者风的过程更多一些，这个安装角是很小的。可以看到左边的玻璃相对比较洁净，右边的玻璃还是比较单薄。

第三、我们跟沙特的一个大学做的一个合作研究，把我们这个涂层涂到一个组件上跟空白组件做一个对比，那边的环境相对来说可能跟我们推荐的环境类似一点，像沙漠这种类似的地方，灰比较干燥，灰也比较大。这些数据看起来，大概的数据差不多累积了快有一年的时间，起起伏伏的，但是基本上平均值也差不多有2.5%折算一个水平。

我今天讲的部分主要就是这些，我们也很希望，这个是一个我们比较新的一个产品，我们希望跟包括组件制造商、运维方，或者电站的拥有者一起做更多事情验证这一块。我们现在可以看到，包括组件制造商，提高组件的功率，或者电站效率做了很多努力工作，但是一个不容忽视的问题，在电站里面，可能积了一层灰，把所有工作都抹煞掉了，所以这一块还是值得大家重视，谢谢大家!

主持人：谢谢3M资深工程师的精彩演讲，大家感谢他。