多くのソーラーパネル所有者にとって、太陽光発電システムのソーラーパネルの清掃は、その背後にある明らかな理由から、一般に非常に簡単であるように思えます。汚れたパネルは通常、汚れが少なく、汚れる前の元の状態よりも出力が低下するため、きれいなパネルよりも出力が高くなります。そのため、食器用洗剤などの一般的な家庭用洗剤を使用してパネルを洗浄すると、パネルは元の性能レベルに戻るはずです。しかし、フィンランドのトゥルク大学で行われた研究では、ソーラーパネルを掃除した後にほとんどの人が本能的に頼る製品に関して、予想外の結論に達しました。食器用洗剤は実際には、達成したいこととまったく逆のことを行う可能性があり、そうすることで出力がさらに低下する可能性があります。
この発見は単なる脚注を超えて重要です。これは、将来太陽光発電システムを維持する人にとって重要な教訓となるでしょう。具体的には、この発見は、太陽光発電システムの材料を適切に維持するために、光の物理学と表面化学の間の相互作用をどのように理解する必要があるかを示しています。
ソーラーガラスの光学的課題
ソーラーパネルのコーティングは、太陽光がパネルの表面に反射するのを防ぐため、非常に重要な役割を果たします。コーティングがないと、入射光の約 4 パーセントがパネル表面で反射されます。したがって、コーティングがないと、太陽電池によって電流に変換される光子が大幅に失われることになります。コーティングは非常に薄く（多くの場合、ナノメートル単位で測定されます）、その光学性能は、パネルの表面が非常に正確な基準に保たれている場合にのみ損なわれません。
この方程式に石鹸を加えるということは、単に水と石鹸に石鹸を加えるということではありません。界面活性剤、脱脂剤、香料、防腐剤、そして多くの場合増粘剤として塩化ナトリウム (塩) を含む複雑な溶液を作成することになります。これらの材料はプレート上の脂肪を溶解するのに効果的ですが、人工の反射防止表面に使用すると、より複雑な相互作用が発生する可能性があります。-
研究で判明したこと
トゥルク大学の研究者 Julianna Varjopuro 氏と Kati Moettunen 氏は、フィンランドの研究で太陽光発電ガラスのサンプルに対して一連の試験を実施しました。研究者らは食器用洗剤を、エタノール、アセトン、イソプロパノール、ソーラーパネルの洗浄専用に作られた特別な洗剤、一般的な窓用洗剤など、他のさまざまな洗浄製品と比較しました。 2 つの異なるテスト方法が使用されました。 1 つ目は、サンプルをさまざまな洗浄剤に長時間浸して洗浄することです。 2 つ目は、実際の洗浄条件を再現するために、ガラス表面上の藻類の成長を伴うものでした。分光光度計を使用して広範囲の波長範囲の光を測定し、各洗浄方法の後にどれだけの光が透過したかを確認しました。結果は明白でした。-
きれいなガラス上では、ほとんどの製品は光透過率を維持するか、わずかに改善しました。ただし、食器用洗剤を使用すると感染が約 1% 減少します。藻類で汚れてから洗浄したガラスでは、その差はさらに広がりました。食器用洗剤を使用すると、適切に洗浄された表面と比較して 4% 近くの持続的な透過損失が残りました。これは電気出力に直接変換されます-単に間違った洗剤を使用するだけで、エネルギー収量が 3 ～ 4% 減少します。
重要なのは、顕微鏡分析により、反射防止コーティング自体が物理的に劣化したりエッチングされたりしていないことが判明したことです。{0}問題は永久的な損傷ではなく、持続的な残留物でした。食器用洗剤は、肉眼では見えないものの、ガラスの光学特性を変えるのに十分な膜を残しました。徹底的にすすいでも、元の透過レベルを完全に回復することはできませんでした。
残留物の背後にある科学
食器用洗剤が他の洗剤と異なる動作をするのはなぜですか?答えはその化学配合にあります。食器用洗剤は表面にくっつくように設計されています。-このため、皿から油を効果的に取り除くことができますが、十分なすすぐ必要もあります。多くの場合、配合に応じて親水性または疎水性の膜を残す界面活性剤が含まれています。
反射防止ガラスに塗布すると、これらの残留物がコーティングの微細な孔を埋めるか、表面の屈折率を変化させる均一な膜を形成します。-反射防止コーティングは、空気とガラスの間で屈折率を徐々に変化させることで機能します。-異物がその上に堆積すると、この勾配が破壊され、コーティングが除去するように設計された反射損失が効果的に回復されます。
イソプロピル アルコールやプロ仕様のガラス クリーナーとは異なり、エタノールやアセトンも非常に効果的ですが、フレームやシーリング材と化学反応を引き起こす可能性があるため、注意して使用する必要があります。この研究では、これらの揮発性洗浄剤や PV 洗浄を目的とした専用製品はすべて、光学性能に損傷を与えないことが実証されました。{1}
システム所有者にとっての実際的な意味
これらの調査結果の結果として、住宅用と商業用の両方の PV システム所有者に対する推奨事項をいくつか示します。
食器用洗剤の使用は完全に避けてください。ソーラー パネルは食器用洗剤で使用した後はきれいに見えますが、石鹸は目に見えない残留物を残しており、風化（雨、紫外線、風にさらされる）によって自然に除去されるまで性能を阻害し続けます。{0}米国の南西部など、降雨量が最小限の世界の一部の地域では、洗剤の残留物が 6 か月もモジュールに残ることがあります。
推奨されているクリーニング製品のみを使用してください。イソプロピル アルコール (通常 70% 以上の濃度) を含む洗浄製品、またはガラス洗浄専用に市販されているがコンディショニングやワックス材料を含まない洗浄製品は、安全に使用できます。ソーラーパネルを洗浄するための専用ソリューションは、価格が高くなる場合があります。-ただし、このような製品の化学的性質は、反射防止コーティングで使用するために特別に開発されたものです。-
水のみを使用する場合は、できるだけ高品質の水を使用してください。理想的には、脱イオン水または蒸留水を使用する必要があります。洗浄に水道水を使用すると、ソーラーモジュールにミネラル残留物が残り、この残留物が時間の経過とともに蓄積し、その領域を透過する光の量が制限される可能性があります。
機械的な方法を慎重に検討してください。柔らかいブラシやスキージを使用できます。研磨工具はガラスやコーティングに傷を付け、洗浄剤とは無関係に永久的な損傷を引き起こす可能性があります。
食器用洗剤を超えて: より広範な業界の文脈
フィンランドの調査は、ドイツのフラウンホーファー シリコン太陽光発電センターが実施している同時調査を裏付けるもので、どちらの調査でも、一般的に使用されている洗浄液の多くがソーラー パネルの反射防止コーティングに長期的な損傷を引き起こすことが示されています。{0}{1}{1}これらを総合すると、メンテナンス作業は単独で行われるものではないという業界内での認識が高まっていることがわかります。したがって、システムの設置から始まるソーラーパネルの性能の寿命に影響を与えます。
測定可能な結果を伴う小さな間違い
不適切な洗浄による効率の 3 ～ 4% の低下は、一般の人にとっては致命的なものには聞こえないかもしれません。ただし、年間数千キロワット時を発電する商用設備の場合、これは長期的には重大な経済的損失を意味します。{3}}住宅用システムの場合、エネルギーの期待を満たすか、近隣の施設より生産量がなぜ低いのか疑問に思うかの違いを意味する場合があります。
キッチンのシンクの下にすでにあるものを使いたくなるのは当然です。しかし、この調査が示しているように、利便性には代償が伴います。適切な洗浄剤を選択するには、専門的なトレーニングは必要ありません。-知識だけが必要です。また、マージンと長期的なパフォーマンスが重要となる太陽エネルギーでは、このような小さな選択が目に見える結果をもたらします。-
