本發(fā)明涉及光伏太陽(yáng)能電池板表面清洗技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種光伏太陽(yáng)能電池板的激光清洗方法。

背景技術(shù)：

隨著石油、煤炭等傳統(tǒng)化石能源的逐漸枯竭，環(huán)境污染日益嚴(yán)重，太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)獲得了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。太陽(yáng)能光伏電池是通過(guò)光電效應(yīng)或光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，為了獲得更高的太陽(yáng)輻射量，光伏電站多建在緯度較低、地勢(shì)較高、空氣稀薄的地區(qū)。雖然這些地區(qū)陽(yáng)光的輻射量會(huì)高于其他地區(qū)，但這些地區(qū)沙塵污染也更加嚴(yán)重，面板表面沾染的污漬會(huì)嚴(yán)重影響發(fā)電效率，降低設(shè)備壽命，甚至有可能會(huì)引起火災(zāi)。因此電池板必須徹底清洗干凈，如果留下死角，可能引起“熱斑效應(yīng)”等嚴(yán)重后果。

根據(jù)大量研究顯示，太陽(yáng)能電池板上的積塵能降低7％至40％的電池效率。一個(gè)300兆瓦的太陽(yáng)能發(fā)電廠可能花費(fèi)超500萬(wàn)美元來(lái)進(jìn)行清潔，同時(shí)在能源生產(chǎn)方面，因塵土覆蓋的損失至少達(dá)360萬(wàn)美元。到目前為止，并沒(méi)有出現(xiàn)能夠徹底解決這一問(wèn)題的方法。

當(dāng)前太陽(yáng)能電池板清洗的主要方式分為人工水洗和工業(yè)清洗設(shè)備沖洗，但這些方法清洗作業(yè)的同時(shí)又帶來(lái)了很多新的問(wèn)題。

傳統(tǒng)人工水洗的工作效率低，要保證所有電池板時(shí)刻保持清潔，需要大量人員清潔作業(yè)。此外由于太陽(yáng)能光伏電池板鋪展面積大，清洗過(guò)程中無(wú)法承受工作人員體重，這也給電池板的人工清洗帶來(lái)了難度。

而目前工業(yè)清洗設(shè)備的成本很高。按照通常設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，每10MW電站配套工業(yè)清洗系最少需要一次性投資幾百萬(wàn)元。同時(shí)，高壓水槍導(dǎo)致的大面積短路會(huì)造成發(fā)電效率降低。

此外，當(dāng)前無(wú)論是人工清洗還是工業(yè)清洗都以水為清洗介質(zhì)，這對(duì)于地處干旱缺水地區(qū)的光伏電站來(lái)說(shuō)，又增加了清洗的成本。并且，冬季水洗電池板產(chǎn)生的冰層會(huì)嚴(yán)重弱化光學(xué)效應(yīng)，這也增加了北方的太陽(yáng)能光伏電站的清洗難度。

綜上所述，現(xiàn)有的光伏太陽(yáng)能電池板的清洗方法雖然都能實(shí)現(xiàn)清洗的目的，但都不同程度存在清理效果差、清洗成本高和清洗難度大等問(wèn)題，極大地限制了光伏太陽(yáng)能電池板的應(yīng)用。

因此，如何解決光伏太陽(yáng)能電池板清理效果差、清洗成本高和清洗難度大的缺點(diǎn)，是有待解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是要提供一種光伏太陽(yáng)能電池板的激光清洗方法，本發(fā)明能夠高效率、低成本的清洗光伏太陽(yáng)能電池板。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種光伏太陽(yáng)能電池板的激光清洗方法，包括以下步驟：

步驟一，根據(jù)所述光伏太陽(yáng)能電池板的表面污染物種類(lèi)和厚度，選擇脈沖激光的參數(shù)；

步驟二，利用所述參數(shù)的脈沖激光對(duì)所述光伏太陽(yáng)能電池板的表面污染物進(jìn)行脈沖激光掃描，所述表面污染物因與所述光伏太陽(yáng)能電池板的不同膨脹系數(shù)而產(chǎn)生能克服粘附力的相對(duì)位移，使所述表面污染物從所述光伏太陽(yáng)能電池板上剝離并形成剝離物；

步驟三，采用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)所述脈沖激光掃描所述光伏太陽(yáng)能電池板的所有待清洗的區(qū)域；

步驟四，將所述剝離物收集。

優(yōu)選的，所述脈沖激光采用線光斑。

優(yōu)選的，所述參數(shù)中，所述脈沖激光的脈沖寬度為10ns～100ns，激光波長(zhǎng)為532nm～1064nm。

優(yōu)選的，所述參數(shù)中，所述脈沖激光的平均功率為60W～300W，脈沖頻率為1kHz～100kHz。

優(yōu)選的，所述參數(shù)中，所述脈沖激光的平均功率為100W，所述激光波長(zhǎng)為1064nm，所述脈沖頻率為10kHz，所述脈沖激光的脈沖寬度為30ns。

優(yōu)選的，所述采用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)的步驟包括：采用機(jī)械手臂、機(jī)器小車(chē)中的一種或多種進(jìn)行移動(dòng)。

優(yōu)選的，所述步驟四中，通過(guò)吸塵裝置對(duì)所述剝離物進(jìn)行收集和過(guò)濾。

優(yōu)選的，所述參數(shù)的脈沖激光通過(guò)光纖或?qū)Ч夤苡杉す馄鱾鬏斨凉馐窝b置中，由所述整形裝置將點(diǎn)光斑整形得到所述線光斑，所述線光斑經(jīng)過(guò)聚焦透鏡及保護(hù)鏡，最終照射在所述待清洗的區(qū)域。

優(yōu)選的，所述光束整形裝置為掃描振鏡或旋轉(zhuǎn)多面鏡。

本發(fā)明創(chuàng)新性地將激光清洗技術(shù)應(yīng)用于光伏太陽(yáng)能電池板的表面清洗，可有效地解決光伏太陽(yáng)能電池板表面的污染物清洗的問(wèn)題。相比于傳統(tǒng)的人工水洗和工業(yè)設(shè)備沖洗，激光清洗有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)激光清洗不需要水作為清洗介質(zhì)，節(jié)約水資源的同時(shí)還顯著降低了光伏電站的清洗成本，避免清洗過(guò)程中介質(zhì)的二次污染。同時(shí)也杜絕了低溫環(huán)境下水洗電池板帶來(lái)的表面結(jié)冰等問(wèn)題。

2)激光清洗工作效率高，運(yùn)營(yíng)成本低。只需要電費(fèi)和常規(guī)維護(hù)費(fèi)用，不會(huì)引入其他的物料成本，設(shè)備可長(zhǎng)期穩(wěn)定使用。

3)激光清洗為非接觸式清洗，清洗過(guò)程不接觸光伏太陽(yáng)能電池板，不會(huì)給光伏太陽(yáng)能電池板表面帶來(lái)任何損傷。

4)激光清洗具有很高的適應(yīng)性，由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)搭載，針對(duì)光伏太陽(yáng)能電池板表面的清洗方便實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。

根據(jù)下文結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施例的詳細(xì)描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)更加明了本發(fā)明的上述以及其他目的、優(yōu)點(diǎn)和特征。

附圖說(shuō)明

后文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細(xì)描述本發(fā)明的一些具體實(shí)施例。附圖中相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示了相同或類(lèi)似的部件或部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，這些附圖未必是按比例繪制的。附圖中：

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的機(jī)械手臂移動(dòng)脈沖激光清洗光伏太陽(yáng)能電池板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的機(jī)器小車(chē)移動(dòng)脈沖激光清洗光伏太陽(yáng)能電池板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明方法實(shí)施例的步驟流程圖。

圖中101、機(jī)械手臂；102、脈沖激光；103、待清洗表面；201機(jī)器小車(chē)。

具體實(shí)施方式

圖3是本發(fā)明方法實(shí)施例的步驟流程圖，如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種光伏太陽(yáng)能電池板的激光清洗方法，包括以下步驟：

步驟310，根據(jù)所述光伏太陽(yáng)能電池板的表面污染物種類(lèi)和厚度，選擇脈沖激光的參數(shù)；

步驟320，利用所述參數(shù)的脈沖激光對(duì)所述光伏太陽(yáng)能電池板的表面污染物進(jìn)行脈沖激光掃描，所述表面污染物因與所述光伏太陽(yáng)能電池板的不同膨脹系數(shù)而產(chǎn)生能克服粘附力的相對(duì)位移，使所述表面污染物從所述光伏太陽(yáng)能電池板上剝離并形成剝離物；

步驟330，采用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)所述脈沖激光掃描所述光伏太陽(yáng)能電池板的所有待清洗的區(qū)域；

步驟340，將所述剝離物收集。

可見(jiàn)，本發(fā)明方法實(shí)施例中，根據(jù)太陽(yáng)能電池板的表面雜質(zhì)的厚度及表面狀態(tài)，選擇脈沖激光的參數(shù)，采用該參數(shù)進(jìn)行激光掃描后，因表面污染物與所述光伏太陽(yáng)能電池板具有不同膨脹系數(shù)而產(chǎn)生不同步的膨脹，從而產(chǎn)生能克服粘附力的相對(duì)位移，使得表面污染物剝離。本發(fā)明方法實(shí)施例可以大面積迅速掃描，效率高，并且無(wú)需用水，降低了清洗成本，因?yàn)樘?yáng)能電池板很多應(yīng)用在西北干旱地帶，所以無(wú)水清洗具有重大成本意義。

在一些說(shuō)明性實(shí)施例中，所述脈沖激光102采用線光斑。

在一些說(shuō)明性實(shí)施例中，所述參數(shù)中，所述脈沖激光102的脈沖寬度為10ns～100ns，激光波長(zhǎng)為532nm～1064nm。

在一些說(shuō)明性實(shí)施例中，所述參數(shù)中，所述脈沖激光102的平均功率為60W～300W，脈沖頻率為1kHz～100kHz。

在一些說(shuō)明性實(shí)施例中，所述參數(shù)中，優(yōu)選地，所述脈沖激光102的平均功率為100W，所述激光波長(zhǎng)為1064nm，所述脈沖頻率為10kHz，所述脈沖激光的脈沖寬度為30ns。

其中，激光清洗前光伏太陽(yáng)能電池板的表面附著沙塵顆粒，根據(jù)沙塵積累量的不同，需要選擇不同的脈沖激光清洗的參數(shù)。上述優(yōu)選地脈沖激光102的參數(shù)適用范圍廣，清洗效果好。并且，本發(fā)明的激光清洗不需要水作為清洗介質(zhì)，節(jié)約水資源的同時(shí)還顯著降低了光伏電站的清洗成本，避免清洗過(guò)程中介質(zhì)的二次污染。同時(shí)也杜絕了低溫環(huán)境下水洗電池板帶來(lái)的表面結(jié)冰等問(wèn)題。只需要電費(fèi)和常規(guī)維護(hù)費(fèi)用，不會(huì)引入其他的物料成本，設(shè)備可長(zhǎng)期穩(wěn)定使用，運(yùn)營(yíng)成本低，工作效率高。

在一些說(shuō)明性實(shí)施例中，所述步驟四中，通過(guò)吸塵裝置對(duì)所述剝離物進(jìn)行收集和過(guò)濾。激光清洗為非接觸式清洗，清洗過(guò)程不接觸光伏太陽(yáng)能電池板，并且精確地清除指定位置的沙塵顆粒。激光清洗時(shí)剝離的顆粒通過(guò)吸塵器吸附，防止沙塵的二次污染，且清洗后的電池板表面無(wú)沙塵殘留，從而保證光伏電池有良好的發(fā)電效率。

在一些說(shuō)明性實(shí)施例中，所述參數(shù)的脈沖激光102通過(guò)光纖或?qū)Ч夤苡杉す馄鱾鬏斨凉馐窝b置中，由所述整形裝置將點(diǎn)光斑整形得到所述線光斑，所述線光斑經(jīng)過(guò)聚焦透鏡(平場(chǎng)聚焦透鏡)及保護(hù)鏡，最終照射在所述待清洗的區(qū)域。

在一些說(shuō)明性實(shí)施例中，所述光束整形裝置為掃描振鏡或旋轉(zhuǎn)多面鏡。

在一些說(shuō)明性實(shí)施例中，所述采用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)的步驟包括：采用機(jī)械手臂101、機(jī)器小車(chē)201中的一種或多種進(jìn)行移動(dòng)。圖1示出了本發(fā)明的實(shí)施例的機(jī)械手臂移動(dòng)脈沖激光清洗光伏太陽(yáng)能電池板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例的機(jī)器小車(chē)移動(dòng)脈沖激光清洗光伏太陽(yáng)能電池板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖1或圖2中的機(jī)械手臂101或機(jī)器小車(chē)201裝置控制脈沖激光102與待清洗表面103的相對(duì)位置，使得激光102的焦點(diǎn)位于待清洗表面103。

至此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，雖然本文已詳盡示出和描述了本發(fā)明的多個(gè)示例性實(shí)施例，但是，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，仍可根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的內(nèi)容直接確定或推導(dǎo)出符合本發(fā)明原理的許多其他變型或修改。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)被理解和認(rèn)定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。