Self-cleaning technologies on solar modules and their effect on performance

Abstract

Solar PV systems are being installed all over the world now more than ever. Global energy crisis is leading countries to develop more policies on energy sector, especially creating incentives for renewable energies so that the production would slowly shift towards more environmentally sustainable forms. One interesting form of renewable energy is the solar PV, as it is quite care-free production method, however currently efficiency is low and soiling further lowers the efficiency. Task was to build a small-scale solar PV system on a rooftop to monitor the effect of soiling and how self-cleaning technologies effect the system performance. Components were to be ordered and panels tested on Standard Testing Conditions (STC) before being coated with the chosen self-cleaning technologies. Objective was to find most suitable self-cleaning method for the subtropical climate in Thailand. Results were analyzed by using quantitative methods to raw numerical data, and as a whole the study was analyzed as a case-study. Scientific sources were mainly from the internet, but some of the sources were gathered by interviewing personnel of JGSEE and CSSC. Raw data was gathered with suitable datalogging machine and analyzed with Excel. Result was to find out which type of self-cleaning method would be the most suitable for Thailand’s climate, and see how it impact the panel performance. Hypothetically company-made hydrophilic coating should’ve been the best type of coating to be used, but results show that the most suitable coatings are actually self-made synthetized coatings and hydrophobic coatings. As a conclusion, throughout planning should be made when planning to use self-cleaning methods on solar PV systems to obtain maximum efficiency.

Maailmanlaajuisen energiakriisin vuoksi nykyään asennetaan aurinkosähköjärjestelmiä kaikkialla maailmassa enemmän kuin koskaan. Valtiot kehittävät jatkuvasti erilaisia asetuksia ja säädöksiä energiantuotannon säätelemiseksi, ja tuottajia houkutellaan erilaisten houkuttimien ja tariffien avulla. Yksi kiinnostavimpia uusiutuvan energian muotoja on aurinkosähkö, sillä tuotanto on melko vaivatonta. Hyötysuhteet nykypäivänä ovat kuitenkin edelleen alhaiset, ja yksi syy tähän on paneelien likaantuminen. Tarkoituksena oli rakentaa pienen kokoluokan aurinkosähköjärjestelmä Thaimaassa sijaitsevan kerrostalon katolle, jonka paneelit pinnoitettiin kolmella erilaisella pinnoitteella. Likaantumisen ja itsepuhdistusmenetelmän vaikutusta paneelien tuottoon. Aluksi tuli hankkia tarvittavat materiaalit ja testata paneelit Standard Testing Conditions eli STC-olosuhteissa ennen pinnoittamista itsepuhdistusmateriaaleilla. Tarkoituksena oli vertailla mikä pinnoitteista olisi parhain energiansäästön kannalta. Tutkimuksessa käytettiin case study-menetelmää ja kvantitatiivista tutkimustapaa numeerisen datan analysointiin. Lähteet kerättiin enimmäkseen internetin tieteellisistä palvelimista ja osittain haastattelemalla CSSC:n ja JGSEE:n henkilöstöä. Paneelien tuottamaa ampeerimäärää kerättiin käyttämällä soveltuvaa dataloggeria ja analysointiin käytettiin Microsoft Officen Excel-ohjelmistoa. Tavoitteena tuli löytää paras mahdollinen itsepuhdistusmenetelmä testatuista menetelmistä Thaimaan ilmastolle, ja tutkia menetelmien vaikutusta paneelien tehokkuuteen. Itse syntetisoitu hydrofiilinen pinnoite oli lopputulosten perusteella parhain pinnoitteista. Loppupäätelmänä itsepuhdistusmenetelmiä käytettäessä paneeleissa tulisi suunnitella tarkoin ajankohdat, jotta ympäristövaikutukset eivät heikentäisi itsepuhdistusmenetelmien vaikutusta.