一种驻波电帘去除光伏板表面灰尘颗粒的实验系统

摘要

一种驻波电帘去除光伏板表面灰尘颗粒的实验系统，属于电压频率可控的被动除尘的实验技术领域。这种驻波电帘去除光伏板表面灰尘颗粒的实验系统包括金属筛、光源、除尘单元、收集和检测单元。该实验系统可以获得驻波交流电场中灰尘颗粒的运动过程，研究在不同电压、不同频率、不同电极间距和粒径的条件下，光伏板上灰尘颗粒的去除效率和灰尘颗粒荷电特性的实验研究工作，可有效对带电颗粒在交流电场中的运动过程进行机理性分析，为太阳能发电领域中光伏板除尘的理论研究提供有效支撑。

说明书

技术领域

本发明涉及一种驻波电帘去除光伏板表面灰尘颗粒的实验系统，属于电压频率可控的被动除尘的实验技术领域。

背景技术

火星和月球的表面覆盖有一层粒径较细的灰尘颗粒，灰尘颗粒因暴露在太阳风的带电粒子里并经过紫外线照射而带上了电荷，这些带电灰尘可以漂浮在空中，覆盖在太阳能电池板和光学元件的表面，从而降低其性能。除此之外，在沙漠中建造的光伏电站中最严重的问题就是光伏面板的污染。当面板表面积累一定厚度的灰尘时，将导致它的传热热阻增大，使其散热功能受到影响。每当电池温度上升1℃，其输出功率约下降0.5%。在这种情况下，发展有效去除光伏板表面灰尘技术尤为重要。与传统的清洁技术（水洗和刷洗）相比，驻波电帘除尘技术可以节约大量的水资源，且避免PV板表面受损，除尘效率更高。驻波电帘除尘技术是指利用在平行电极之间激发的驻波交流电场驱动带电灰尘颗粒实现定向运输，从而清除灰尘颗粒并保持自清洁。

发明内容

本发明的目的是提供一种驻波电帘去除光伏板表面灰尘颗粒的实验系统。从宏观运动的角度研究光伏板表面积灰除尘问题，为揭示这些过程的物理本质，从灰尘颗粒在交变电场中受力分析出发，研究带电灰尘颗粒的运动机理和荷电特性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种驻波电帘去除光伏板表面灰尘颗粒的实验系统，它包括金属筛、光源、除尘单元、收集和检测单元，所述除尘单元包含电帘板、光伏板、第一功率放大器、第二功率放大器、信号发生器和示波器，电帘板包含透明盖板、上透明粘合剂层和玻璃基底，玻璃基底的顶部刻蚀有第一平行银电极和第二平行银电极，玻璃基底的顶部通过上透明粘合剂层粘接透明盖板，底部通过下透明粘合剂层粘接光伏板，信号发生器电连接第一功率放大器和第二功率放大器，第一功率放大器电连接第一平行银电极，第二功率放大器电连接第二平行银电极和示波器。金属筛设在电帘板的正上方，光源设在电帘板的斜上方。

所述收集和检测单元包含第一法拉第杯、第二法拉第杯、第一高精度电子天平、第二高精度电子天平、第一静电计、第二静电计和计算机，第一高精度电子天平设在光伏板左下方，第二高精度电子天平设在光伏板的右下方，第一法拉第杯、第二法拉第杯分别设在第一高精度电子天平、第二高精度电子天平上，第一法拉第杯、第二法拉第杯分别电连接第一静电计、第二静电计，第一静电计和第二静电计电连接计算机。

所述光源采用氙灯，第一平行银电极和第二平行银电极的表面涂覆环氧树脂层，光伏板的输出端设有电压表。

本发明的有益效果是：这种驻波电帘去除光伏板表面灰尘颗粒的实验系统包括金属筛、光源、除尘单元、收集和检测单元。该系统通过在玻璃基板上刻蚀平行银电极制成电帘板，利用透明粘合剂将电帘板压装在光伏板的上方，用金属筛将适量的灰尘颗粒均匀沉积在电帘板上，在电帘板的上方设置氙灯，模拟太阳光源，利用信号发生器和功率放大器向平行银电极施加两相交流正弦高压激励，在电帘板的底部两侧设有高精度电子天平，测量被移除灰尘颗粒的质量，同时将法拉第杯连接到两台静电计上，测量灰尘颗粒的荷电特性。该实验系统可以获得驻波交流电场中灰尘颗粒的运动过程，研究在不同电压、不同频率、不同电极间距和粒径的条件下，光伏板上灰尘颗粒的去除效率和灰尘颗粒荷电特性的实验研究工作，可有效对带电颗粒在交流电场中的运动过程进行机理性分析，为太阳能发电领域中光伏板除尘的理论研究提供有效支撑。

附图说明

图1是驻波电帘去除光伏板表面灰尘颗粒的实验系统示意图。

图2是除尘单元连接示意图。

图中：1、金属筛，2、氙灯，3、电帘板，3a、透明盖板，3b、上透明粘合剂层，3c、下透明粘合剂层，3d、第一平行银电极，3e、第二平行银电极，3f、玻璃基底，4、光伏板，5、第一法拉第杯，5a、第二法拉第杯，6、第一高精度电子天平，6a、第二高精度电子天平，7、第一静电计，7a、第二静电计，8、电压表，9、计算机，10、第一灰尘颗粒，10a、第二灰尘颗粒，11、第一功率放大器，11a、第二功率放大器，12、信号发生器，13、示波器。

具体实施方式

图1示出了驻波电帘去除光伏板表面灰尘颗粒的实验系统示意图，这种驻波电帘去除光伏板表面灰尘颗粒的实验系统包括金属筛1、光源、除尘单元、收集和检测单元，除尘单元包含电帘板3、光伏板4、第一功率放大器11、第二功率放大器11a、信号发生器12和示波器13，电帘板3包含透明盖板3a、上透明粘合剂层3b和玻璃基底3f，玻璃基底3f的顶部刻蚀有第一平行银电极3d和第二平行银电极3e，玻璃基底3f的顶部通过上透明粘合剂层3b粘接透明盖板3a，底部通过下透明粘合剂层3c粘接光伏板4，信号发生器12电连接第一功率放大器11和第二功率放大器11a，第一功率放大器11电连接第一平行银电极3d，第二功率放大器11a电连接第二平行银电极3e和示波器13（如图2所示）。金属筛1设在电帘板3的正上方，光源设在电帘板3的斜上方。

收集和检测单元包含第一法拉第杯5、第二法拉第杯5a、第一高精度电子天平6、第二高精度电子天平6a、第一静电计7、第二静电计7a和计算机9，第一高精度电子天平6设在光伏板4左下方，第二高精度电子天平6a设在光伏板4的右下方，第一法拉第杯5、第二法拉第杯5a分别设在第一高精度电子天平6、第二高精度电子天平6a上，第一法拉第杯5、第二法拉第杯5a分别电连接第一静电计7、第二静电计7a，第一静电计7和第二静电计7a电连接计算机9；

光源采用氙灯2，第一平行银电极3d和第二平行银电极3e的表面涂覆环氧树脂层，光伏板4的输出端设有电压表8。

在薄玻璃基板3f上刻蚀一系列平行叉指的第一平行银电极3d和第二平行银电极3e制成电帘板，在电极的表层涂上环氧树脂薄层，防止电极之间的绝缘击穿。电帘板的作用是在光伏板4（PV板）上形成稳定的驻波交流电场，为带电灰尘颗粒提供库仑力。利用透明粘合剂将制成的电帘板压装在PV板(光伏板)的上方，制成集成光伏-电帘板。利用金属筛1在集成光伏-电帘板的上方均匀沉积一定粒径的灰尘颗粒来模拟自然界的沉积过程，用氙灯2为集成光伏-电帘板提供稳定光源用来模拟自然界的太阳光。在光伏板的输出端接有电压表8，监测该集成光伏-电帘板在空载和负载时的输出功率。信号发生器12提供的两相交流正弦信号经第一功率放大器11和第二功率放大器11a后分别连接到两个电极的两端，将交流信号的峰-峰值放大到±2kV，频率在20-100Hz内可调，形成稳定的驻波交流电场。

沉积的灰尘在库仑力的作用下向电帘板3的两侧移动形成第一灰尘颗粒10和第二灰尘颗粒10a，在光伏板4的左、右下方分别设有第一高精度电子天平6和第二高精度电子天平6a，分别测量已移除的第一灰尘颗粒10和第二灰尘颗粒10a的质量。将第一法拉第杯5和第二法拉第杯5a分别连接到第一静电计7和第二静电计7a上，测量两个拉第杯中第一灰尘颗粒10和第二灰尘颗粒10a的荷电特性，进一步分析不同工况下灰尘颗粒的荷电特性。光伏板4的输出端接有电压表，以便检测光伏板4在空载和负载时的功率输出，可直观得出除尘效率。

该实验系统可以获得驻波交流电场中灰尘颗粒的运动过程，可有效对带电颗粒在交流电场中的运动过程进行机理性分析，为太阳能发电领域中光伏板除尘的理论研究提供有效支撑。