技术性能系列报告（五）｜SSG超亲水性有效降低光伏电站清洗成本

莱恩创科SSG增透型自清洁纳米膜层（以下简称SSG）是新一代光伏组件膜层技术，具有高可靠性、强耐候性的特点，达到25年以上寿命。该膜层喷涂工艺简单，在常温喷涂于光伏组件表面后，可以提升光伏组件功率（电量）1-2%，类似已广泛应用的AR减反膜。同时使组件表面具有自清洁性能，包括超亲水、防沙尘、防城市空气污染，同比其他组件提升2-3%发电量。综合以上性能，光伏电站使用SSG膜层材料可实现发电量增发3-5%，并由国网英大财险保险公司承保。该系列报道旨在揭开SSG“神秘面纱”，将SSG增发原理逐一展现给读者。

自清洁纳米技术，亲水性优于疏水性获业界公认

自清洁技术是指具备自我净化清洁能力的技术，这项技术的研究最早开展于上个世纪七、八十年代，在光伏领域的应用，主要是应用在光伏组件用玻璃面板表面，按照其侵润性，可分为亲水性自清洁玻璃和疏水性自清洁玻璃，区别如下图所示：

目前，市场上绝大多数用户选择使用亲水性自清洁技术。使用亲水性技术后，水滴落在玻璃表面后均匀的铺展开，和玻璃表面达到最大接触面积，在重力作用下更易带走大片的污染物，这样用更少的清水或雨水就可以将光伏组件表面的灰尘、沙土清除（摘自《光伏组件自清洁技术》－《太阳能》, 2015(11):36-39）。

而疏水技术虽能实现一定程度的自清洁效果，但存在以下两点普遍问题：

 ➤疏水膜层通常具有较差的自清洁能力

通过改变材料表面纳米形貌使膜层疏水，疏油性却不好，而电站现场很多灰尘和污染物都含有油性物质，油性物质极易粘附在玻璃表面。同时，由于涂层表面疏水，下雨或冲洗时，水又很难和大面积的油性物质接触而将其带走。

（摘自《纳米自清洁增效涂料的研制及其应用》－《涂料技术与文摘》, 2012, 33(7):6-10）

➤疏水膜层自清洁能力容易失效

多年来业界一直公认疏水基团非常容易与环境作用，在半年内逐渐失去疏水效果，无法保证长期使用寿命，从而无法保证真正意义上的自清洁效果，不如亲水性材料。

（摘自《自清洁玻璃的研究进展》－《化工新型材料》, 2009, 37(9):11-13）

某光伏电站喷涂疏水材料后组件表面灰尘严重

SSG超亲水技术领先，效果明显稳定可靠

1、技术原理分析

SSG属于无机超亲水自清洁材料，稳定性好，工艺要求较高，工艺直接决定了膜层的可靠性。在紫外光照射下，二氧化钛价带电子被激发到导带，在表面生成电子空穴对，电子与Ti4+反应，空穴则与表面桥氧反应，使表面氧虚空，从而近处的Ti4+转向Ti3+，Ti3+适于游离水吸附。此时，空气中的水解离子吸附在氧空位中，成为化学吸附水（表

面形成羟基），化学吸附水可进一步吸附空气中的水分，形成物理水吸附层，即在Ti3+缺陷周围形成高度亲水的微区（Ti-OH），而表面剩余区域仍保持疏水性，这样在TiO2表面构成了分布均匀的纳米尺寸分离的亲水微区，类似于二维的毛细管现象。由于水滴的尺寸远远大于亲水微区的面积，故宏观上TiO2表面表现出亲水特性，从而侵润表面。

亲水性模拟试验

2、SSG已实现规模化应用，效果稳定可靠

SSG在国内已经累计应用50多个项目，其中最早的青海格尔木项目应用时间超过三年。从实际效果来看，无论是屋顶平铺式电站还是西北地面电站，SSG自清洁效果均非常明显，而且下雪时，积雪融化速度相对更快，效果见下图：

屋顶平铺式电站项目效果

   SSG融雪试验效果

SSG超亲水性通过TUV&中建材测试认证

2016年1月，依据JC／T 2168-2013《自洁净镀膜玻璃》标准，自洁净镀膜玻璃对水静态接触角不大于10度，为了验证SSG超亲水性，南德TUV联合中建材对三块SSG镀膜光伏玻璃样品进行测试，结果分别为6.4度、5.8度、6.4度，平均值仅为6.1度，远低于标准要求，亲水性能出色。