文献综述
一、课题研究意义及应用价值
受能源危机的影响，煤炭、石油和天然气等不可再生能源总量日益减少，由于太阳能可持续不断的获得，是一种绿色的可再生资源，且太阳能可用于发电，所以太阳能资源被广泛开发利用。在将来，太阳能有可能成为替代其他能源的重要能源[1, 2]。据国际能源署的相关数据显示：只要在全球4%的沙漠上安装太阳能光伏面板，就完全可以满足全球各个国家对能源的需求[3]。但是，沙漠地区风尘大、降雨少，光伏发电的采光面板上极易沉积灰尘，而沉积在采光面板上的灰尘对太阳辐射具有反射、散射和吸收作用[4]，严重影响光伏电池板的发电效率。研究表明，积灰影响电池板对光的吸收，如长期未进行清洁，电池板发电效率会降低 6% ～ 12% ，并且还会引起温度效应，损坏光伏组件[5,6]。长期积灰还会产生化学腐蚀作用，降低电池板的性能、减短电池板使用寿命[7]。文献［8］研究表明，仅 4 g /m2的灰尘沉积( 颗粒物直径在 0. 5 mu;m 到 10 mu;m) 可以减少40% 的功率输出，因此，对太阳能电池板进行表面清洁是必要的，但是，采用传统的人工清洁方法不仅不方便而且效率低、成本高，所以有必要设计一种太阳能电池板自动清洁设备在无人的情况下对太阳能电池板进行自主清洁，以节省时间和劳动力，同时获得很好的经济效益，同时，该设备应能及时应对环境的变化，并做出实时反应。
二、太阳能电池板表面清洁系统的研究现状及发展趋势
目前，太阳能电池板的清洁方法可以分为四大类：自然除尘、机械除尘、电帘除尘、纳米自清洁薄膜除尘[9]。
自然除尘是指利用自然力量，如风吹、雨水冲刷或重力的作用来清除灰尘, 由于不同地区的自然力量是不同的，同时积累的灰尘类型也不同，所以除尘效果差异很大，而且带有随机性。
机械除尘技术是目前应用最为广泛的除尘方式。以水为清洗介质，或提升清洗水压力或配有滚刷机械清洗。此类清洁方式成为多数学者所认可的简单可行的方式[10]。该方法使用自动化系统由微控制器在传感器的帮助下进行控制，机械除尘效率低，清扫装置对太阳能电池板有损伤且机器维护困难，但原理简单，易实现。
电帘除尘是指利用交流电源的平行电极产生电场的方法进行无接触式搬运灰尘，灰尘根据所带电荷的极性顺着或逆着电场方向移动，最终被移除的方法。电除尘技术源于1967 年美国国家航空和宇宙航行局 F. B. Tatom 等人提出的电帘除尘概念[11]。近些年，一些学者已经将该技术成功应用于月球和火星探测上太阳能板的清灰与保洁上，但是该技术在国内研究的很少[12-14]，而且当有雨水降在基体表面时，静电力将会失效，除尘作用将会消失。
自清洁薄膜分两类[15]: 一类是超疏水( 水接触角 ＞ 150°) 自清洁薄膜，它通过水滴滚动带走灰尘，实现类似于荷叶的自清洁功能; 另一类是超亲水自清洁薄膜，最为典型的是二氧化钛( Ti O2) 涂层材料。该技术已有报道应用于太阳能电池玻璃镀膜上，有利于太阳能电池板的保洁[16]。而自清洁涂层较大的问题集中在光催化活性、透明性、附着力等性能指标间存在一定的矛盾，且成本较高。该技术目前并未能在太阳能发电领域获得广泛应用。
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