Page 143 - 基于光伏技术的新能源发电研究

第三章 光伏电站建设和管理维护

少太阳光的透过量，进而影响到整个系统对太阳能的转换利用效率。减反射增透
玻璃技术的出现有效提升了太阳能热利用的效率，但这也只是在设备安装初始运
行时效果较好。随着使用时间的增加，仍然要面对玻璃污垢影响太阳光透过量的

问题。
在巨大的装机容量下，每年因玻璃污染而造成的能量损失量相当巨大。简单
依靠人工清洁，清洁周期较长、维护成本巨大且清洁效果难以保证。因此，如何
有效保持采光玻璃表面洁净度以提高太阳能热利用转换效率，是一个富有挑战性

的课题。纳米自清洁，作为一种崭新的前沿性技术，无疑为玻璃污染这一难题的
解决注入了一针强心剂。
（二）纳米自清洁原理及技术概况
纳米材料，是指其结构单元的尺寸介于 1~100nm 范围之间。作为一种全新

的超微固体材料，其具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。由于其具
有超细化和极大的表面活性，具有传统体相材料所不具备的优良性能，在当代
高科技的应用中很受重视。浸润性是固体表面的重要特征之一。它是由材料表
面的化学组成和微观结构共同决定，水滴在固体表面的接触角是浸润性最直接

的表示方法。当水在固体表面的接触角小于 90¡ 时，我们称其为亲水性表面；反
之，当水在固体表面的接触角大于 90°为疏水性表面。材料表面与水的接触角
小于 5°时为超亲水表面，大于 150°时为超疏水表面。普通玻璃与水的接触角
为 30° ~40°，所以玻璃很容易形成水珠，并且水珠不易滑落，在水干燥过程中，

又极易吸附空气中的灰尘，干燥后形成水痕，长期积累形成污垢。
自清洁玻璃，指的是针对普通玻璃利用纳米技术对其表面进行特殊的物理或
化学方法处理后形成具有自清洁特性的纳米薄膜涂层。自清洁玻璃按照水与玻璃
两者间接触角的大小可分为超亲水自清洁玻璃和超疏水自清洁玻璃，目前产业化

的产品以超亲水自清洁玻璃为主。超亲水自清洁玻璃表面薄膜组分构成通常以无
机功能材料为主。在众多的无机材料中，依靠锐钛矿晶型的良好反应活性，TiO 2
及以其为主体掺杂无机金属离子或氧化物、稀土元素而成的复合纳米材料成为目
前关注和研究的热点。

超亲水自清洁玻璃的纳米自清洁功能主要体现在两个方面：一是其超亲水性。
纳米 TiO 2 基薄膜对水具有超亲和作用，两者间的超强亲和力远大于一般灰尘和
污垢与玻璃的亲和力。当水滴接触到玻璃表面时，首先迅速在其表面铺展，形成

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