현대 시대에 태양 에너지를 활용하기위한 끊임없이 상승하는 기술 발전으로 인해 PV 응용 및 CSP (Solar Thermal Energy Generation)에 사용되는 태양 전지 패널과 같은 에너지 장치의 최적 성능을 유지하는 것이 중요한 문제가되었습니다. 실제 조건에서, 이러한 태양 전지 패널의 효과적인 효율은 태양 유리 덮개에 미립자 및 유기 오염 물질의 증착으로 인해 상당히 감소 될 수 있습니다. 더러운 태양 전지판은 깨끗한 PV 패널만큼 많은 전력을 생산하지 않기 때문입니다.
먼지 파울 링은 PV 패널에 매우 해로운 영향을 미치며 지역과 환경 조건에 따라 다릅니다. 사우디 아라비아와 같은 건조 및 스커트 강우 구역에서는 태양 광 PV 패널 효율의 손실이 26-40%로 높을 수 있으며 여름에는 먼지로 인해 PV 패널의 유리 덮개 전송이 70%로 감소했습니다. 결과적으로 자체 청소 표면은 과학 연구 커뮤니티와 자동차, 건물, 광학, 생물 의학 및 가정용 장치와 같은 상업용 응용 분야에서 전 세계적으로 많은 관심을 끌었습니다.
이 문제의 가장 실용적인 솔루션은 표면을 소수성, 친수성 또는 광촉매로 만드는 능력에 따라 자기 청소 코팅을 적용하는 것입니다. 이러한 코팅을 오랜 시간 동안 태양 전지판에서 사용하기 위해 이러한 코팅을 호환하기 위해, 코팅은 실질적인 광학 투명성 (92% 이상), 적절한 내마모/스크래치 저항 및 원하는 접촉각과 같이 근본적으로 중요한 특정 특성을 갖도록 설계되었습니다.
.초 고혈압 또는 초-하이드로 혐오 성 거동을 나타내는 자체 청소 코팅은 전 세계 PV 모듈 산업에 상업적으로 배치되고 있습니다. 소수성 및 친수성 코팅은 모두 고유 한 장점과 비유를 가지고 있음에 주목해야합니다. 그러나, 많은 경우에,자가 청소 초 고혈압 성 코팅은 실험실과 산업 환경 모두에서 초 소수성 코팅을 능가하는 것으로 밝혀졌다. 내구성이 뛰어난 초 소수성 코팅을위한 많은 레시피도 개발, 특허 및 라이센스가 개발되었습니다.
광촉매 특성을 갖는 코팅은 빛 (UV-Vis)을 흡수하여 표면의 먼지 또는 다른 이물 입자가 산화를 통해 천천히 느슨하거나 분해되도록합니다. 또한, 초 감염성 덕분에, 물은 파울 링 아래에서 스며 들어 PV 패널의 설정에서 설계된 성향으로 인해 표면에서 멀리 떨어져 있습니다.
.초 고혈압 성 코팅의 대부분은 빛에 노출 될 때 유기 오염 물질을 분해 할 수있는 광촉매 인 TIO2로 구성된 것으로 밝혀졌다. TIO2 박막은 우수한 광촉매 활성, 실질적인 기계적 경도 및 빛으로 잘 알려져 있습니다. 그러나 TIO2의 넓은 에너지 밴드 갭으로 인해 가시 광선을 흡수하지 않아 적용이 태양 조사의 UV 영역으로 제한됩니다.
우리의 첫 번째 연구는 V-TIO2 :SIO2 코팅과 관련이 있으며, 동시에 눈에 띄는 빛 조사 하에서 항 염 팽창, 자체 청소 특성 (“즉, 초-유화성) 및 광촉매 활성을 나타냅니다 [1]. 또한,이 경우, 이러한 코팅의 습윤 특성을 변경하는 데있어 O2 혈장의 효과가 입증되었다. O2 혈장 처리에서,이 연구에서 조사 된 모든 코팅 제제의 접촉각은 조성에 관계없이 0 °로 감소한다.
우리의 R &D 작품 중 하나에서, 우리는 블록 공중 합체 보조 증발 유도 자체 조립 (EISA) 방법을 사용하여 고도로 정렬 된 콜로이드 어레이로 다공성 TIO2 박막을 생성하는 독특한 기술을 개발했습니다. 미국에 의해 채택 된 방법은 딥 코팅 기술의 도움으로 유리 기판에서 TiO2의 박막 코팅을 개발하기 위해 TiO2 Sol과 함께 고 분자량 3 블록 공중 합체 Pluronic F127을 사용한다. 자세한 실험 절차와 결과는 최근 출판물 중 하나에서 찾을 수 있습니다 [2]. 이 작업의 초기 결과는 국제 회의에서도 발표되었습니다 [3].
소프트 나노 기술의 발전으로, 다양한 나노 구조의 형성과 지난 수십 년 동안 새로운 기능적 기능뿐만 아니라 새로운 기계적, 광학 또는 전자 특성을 갖는 재료를 생성하는 데 큰 영향을 미쳤다. 소프트 나노 기술은 고유 한 분자 자체 조립 기술을 사용하여 중합체 기반 소프트 재료와 단단한 무기 재료를 통합하여 정교한 석판 기술을 사용하지 않고 규칙적인 패턴을 가진 표면을 만듭니다. SIO2 및 TIO2와 같은 무기 금속 산화물의 패턴 화 된 표면을 생성하기위한 콜로이드자가 조립 기술은 광학 필터, 광학 결정, 나노 구조화 된 방지 코팅 및 기타 여러 기타 실리콘 기반 장치의 분야에서 광범위한 적용 가능성을 발견했습니다.
.태양 스펙트럼의 가시적 영역에서 TIO2 광 활성화를 만들기 위해, 우리는 실온에서 전구체로서 초 고정 정제 N2 가스를 사용하여 변형 된 RF (13.56 MHz) 스퍼터링 시스템에서 플라즈마 보조 기술에 의해 N 원자를 사용하여 DOPED TIO2를 갖는다. 485V의 자체 바이어스 잠재력으로 55W에서 2.50 분 동안의 혈장 처리는 가장 최적화 된 상태로 입증되었습니다. N 혈장 처리는 TIO2 필름의 밴드 갭 에너지를 3.0 eV에서 2.94 eV로 감소시켰다. 단일 성분 N 도핑 된 다공성 TIO2 코팅의 자체 청소 활성의 상세한 회로도는 저널에 주어졌으며,도 1에 도시되어있다.
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N 도핑 된 TIO2 코팅의 자체 청소 활성은 태양 광의 존재하에 코팅 표면에서 MB의 광촉매 분해를 연구함으로써 조사된다. 또한, 코팅은 물 접촉각 <5 °로 초 감압제 인 것으로 밝혀졌다. 소다-라임 유리 슬라이드에서 코팅의 투과는 태양 스펙트럼의 가시적 영역에서> 94% 인 것으로 밝혀졌다. 따라서 다공성 TIO2 코팅은 베어 유리 기판의 전염을 약 4%향상시킨다. 코팅 분광 엘리핀 소 트리 및 X- 선 반사율 연구의 이러한 거동의 이유를 조사하기 위해 수행되었다. 이 두 연구에 의해 상당한 다공성 ~ 80%가 확인되었다. 수득 된 굴절률은 또한 출판 된 문헌에보고 된 TIO2 박막과 비교하여 비교적 낮은 값 (1.3) 인 것으로 밝혀졌다.
실외 적용에서 이러한 코팅의 실제 적용을 검증하기 위해, 이러한 코팅의 기계적 특성은 연필 경도 테스터 및 나노 인덴 화 기술을 사용하여 수행되었다. 코팅은 미세한 ~ 2.02 GPA로 강력한 것으로 밝혀졌습니다. 또한 연필 경도 테스터를 사용하면 경도 값이 3 시간 이상을 얻습니다. 이는 실제 응용 분야에 필요합니다. 또한, 코팅의 접착 강도를 검사하기 위해, 실리카 코팅 유리 기판을 5% 식염수에 유지하고 60 분 이상 끓였다. 이러한 실험을 수행하기 전후에 광학 전송 또는 접촉 천사 값에서 필링/박리 또는 변화가 관찰되지 않았기 때문에, 코팅은 실외 환경을 유지할 수 있다고 말할 수 있습니다. 졸성 조성물을 조정함으로써, 딥 코팅 중 철수 속도 및 폐기 후 열처리 등은 약 92%의 투명성을 유지하면서 5 시간 경도 값에 도달 할 수있었습니다.
마지막으로, 태양 광 태양 유리 덮개를위한 조정 가능한 습윤성을 갖는 졸-겔 기반의 방향 염 샘플링 코팅, 어떤 경우에는 초 소수성 행동이 우리 그룹에 의해 실험되었음을 나타낸다 (도 2). 실리케이트 전구체, 촉매 및 실란 기능화의 다양한 조성에 의해 제조 된 단일 성분 혼합 실리카 졸을 제조하고 유리 기판 상에 코팅 하였다. 딥 코팅 철수 속도는 신중하게 최적화되었습니다. 단일 레이어 Ormosil (유기적으로 변형 된 규산염) 박막은 태양 유리 덮개상에서 자체 청소 코팅으로서 잠재적 인 적용을 갖는 유리 기판상에서 제조되었습니다.
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CEGESS에서 태양 전지판을위한 전기 역학 스크린의 가장 중요한 개발에서 대기 중에는 습기가 매우 낮고 쉽게 이용 가능한 수자원이 추구되지 않는 위치에서 사용됩니다.
참조 :
- Adak, D., et al., 자기 청소 V-TIO2 :태양 유리 덮개 및 관련 응용 분야에 대한 전송이 향상된 SIO2 박막 코팅. 태양 에너지, 2017. 155 :p. 410-418.
- adak, D., et al., 비 리소그래피 블록 공중 합체는 광전지 모듈 및 기타 태양 에너지 장치를위한 자체 조립 및 자체 청소 투명 코팅 지시 된자가 조절 및 자체 청소 투명 코팅. 태양 에너지 재료 및 태양 전지, 2018. 188 :p. 127-139.
- adak, d. , 뉴 델리의 CSIR- 국가 물리 실험실에서 열린 박막 17 차 국제 회의 (ICTF-2017)의 구강 발표.
