研究解决太阳能电池板上的污垢问题

灰尘、沙子和其他物质积聚在太阳能电池板的表面。它们通过阻止太阳能到达太阳能电池而使它们变脏，从而导致光伏系统效率的巨大损失。此外，清洁既昂贵又耗时。在这种情况下，需要研究将这种工作量降至最低的表面。Fraunhofer FEP的研究人员在欧盟资助的NewSkin项目中工作，他们找到了一种解决这个问题的方法，即开发疏水或憎水表面，这些表面在暴露于紫外线时会变得超亲水。

作为NewSkin项目的一部分，正在开发保护太阳能电池板和玻璃幕墙免受昂贵且耗时的清洁的表面。

与疏水表面不同，疏水表面会排斥水并收缩形成液滴，而超亲水表面对水具有非常强的亲和力，水会通过它们扩散，从而最大限度地与材料接触。这可以通过降低维护成本和提高时间效率以及改善太阳能发电来帮助降低太阳能电池板和玻璃幕墙上的污垢成本。

NewSkin项目合作伙伴德国弗劳恩霍夫有机电子、电子束和等离子体技术研究所（Fraunhofer FEP）的研究人员正在研究表面的光诱导亲水性。为了增强这种效果，他们首次在卷对卷工艺中将结晶氧化钛涂覆在超薄玻璃上，这是一种非常有效的工艺。超薄和轻质玻璃随后可以应用于外墙或作为复合材料直接集成到太阳能组件中，甚至可以用于曲面。

太阳能电池板上零污垢或无污垢

在没有紫外线辐射的情况下，二氧化钛（TiO2）具有疏水性并形成水滴。然而，在用紫外线照射TiO2涂层表面约30分钟后，Fraunhofer FEP研究人员发现表面从疏水性变为超亲水性。

非活化（疏水）涂层，形成液滴。照片：Fraunhofer FEP。

在具有这种二氧化钛涂层的表面上，这种效果意味着很少或没有污垢可以沉积。根据研究人员的说法，通过这种方式，太阳能电池板或玻璃幕墙上的交通灰尘，沙子或其他污垢材料将通过雨滴通过表面的夜间疏水性去除。此外，疏水性和超亲水性的循环交替意味着污垢在白天不会粘附在表面上。

开发第一批涂层

如今，Fraunhofer FEP的研究人员已经开发出第一批涂料。他们在Fraunhofer FEP试验工厂的卷对卷系统中涂覆了30至150纳米的薄玻璃卷（100微米厚），宽30厘米，长20米，氧化钛。

照射后涂覆（1小时UV-Licht光），完全润湿。照片：Fraunhofer FEP。

一个挑战是，薄玻璃是一种对处理要求很高的基板，因为它很容易破裂，并且对热应力和机械应力反应敏感。此外，二氧化钛只有在结晶时才能实现其疏水性和亲水性的特殊性能，为此在生产过程中需要高温。直到现在，由于薄膜等普通基材无法承受高温，因此无法在卷对卷技术中实现具有这些要求的溅射涂层。这就是薄玻璃提供替代方案的地方。

在NewSkin项目（加速先进表面纳米技术工业采用的创新生态系统）框架内进行的研究使Fraunhofer FEP科学家能够以最佳和具有成本效益的方式结合TiO2和薄玻璃特性，从而与工业界一起将创新产品推向市场。瑞典项目合作伙伴乌普萨拉大学的研究人员也在努力将结果转移到聚合物薄膜上。

钛*粉白**涂层。在左边的图像中，初始状态，在右边的图像中，用紫外线照射30分钟后。照片：Fraunhofer FEP。

2023年4月17日至23日，Fraunhofer FEP研究人员将在德国慕尼黑展会BAU 2023上展示这些涂层的初步结果以及其他亮点，展位号为C2-528。

未来，Fraunhofer FEP的研究人员还将研究不仅可以被紫外线激活，还可以被可见光激活的分层系统。此外，正在考虑纳米颗粒或氮掺杂的生产和嵌入。

NewSkin，欧洲的创新生态系统

NewSkin项目已从欧盟的“地平线2020”研究和创新计划中获得1500万欧元的资金。项目期限为2020年4月至2024年3月。该联盟由ECCS（比利时）协调，涉及来自12个国家的34个合作伙伴：德国、瑞典、爱尔兰、以色列、比利时、西班牙、意大利、奥地利、法国、罗马尼亚、波兰和阿尔巴尼亚。西班牙的合作伙伴包括西北冶金研究协会、Tecnalia 基金会、Advantx 技术基金会、阿拉贡技术研究所、塔拉戈纳调理协会、Flubetech 和 Hempel Paints。

NewSkin项目的技术价值主张摘要，包括可再生能源。

NewSkin开放创新试验台（OITB）提供原型设计、放大和中试规模测试和商业化服务的设施，以加速创新纳米表面和膜材料和技术在整个欧洲的商业化。

NewSkin 是欧盟资助的几个 OTIB 之一，为研究实验室、中小企业和行业提供开放访问十个最先进的升级和九个测试设施。它是由欧盟地平线2020资助的开放式创新试验台（OITB），旨在支持新膜表面的开发和市场加速以及使用纳米技术的功能化，为包括可再生能源在内的不同领域的商业和个人产品提供广泛的改善表面性能。编译 陈讲运

通过NewSkin OITB产生的增强表面和膜将提供先进的功能、材料保护、水处理、可再生能源生产效率、运输燃料节省等，影响社会和关键工业部门，并有助于欧盟的绿色转型。

NewSkin项目的第四次征集现已开放

在整个项目期间，通过开放四次电话会议，可以免费使用开放式创新试验台的设施。其中第四次也是最后一次目前向不属于该联盟的学术合作伙伴、中小企业、初创企业和行业开放，直至 2023 年 6 月 23 日。

NewSkin项目的第四次征集将开放至2023年6月23日。

为纳米技术支持的膜和表面提供高达60,000欧元的市场加速服务，由NewSkin项目全额资助，无需利益相关者的财政贡献。使用的材料包括可再生能源、光伏电池板、风力涡轮机、动力部件、钢材、金属、过滤膜、陶瓷、复合材料、聚合物、卷材、薄膜、片材、外壳等。主要目标行业包括可再生能源行业，此外还有建筑、工业部件、水处理、运输、假肢、光学和电子、包装、食品和饮料。