隨著全球人口的增長、經(jīng)濟社會的飛速發(fā)展，對能源的需求也與日俱增。雖然傳統(tǒng)的化石能源仍然占據(jù)著全球能源結構的主導地位，但是這些能源在消耗的過程中，不可避免地會釋放出多種污染物質(zhì)和二氧化碳溫室氣體，從而對全球的生態(tài)環(huán)境保護和應對氣候變化產(chǎn)生嚴重影響，因此，目前世界各國都在極力發(fā)展新能源技術，比如風電、太陽能、核能、地熱能、生物質(zhì)能等等。

    我國地大物博，擁有豐富的土地資源和光熱資源，近年來新能源的發(fā)電量在國家能源結構中所占的比例也逐年提高。拿太陽能來說，無論是規(guī)模宏大的光伏發(fā)電基地，還是新農(nóng)村建設中在農(nóng)村房屋頂部、院子里安置的小型光伏，在我國各地出現(xiàn)的情景越來越普遍，在滿足國家一定量的能源需求的同時，也推動了廣大地區(qū)環(huán)境面貌的改善。

    不過，光伏發(fā)電受能量轉(zhuǎn)化物理原理的影響，必須要以大面積接收太陽輻射為基礎，因此在現(xiàn)有太陽能電池板光能轉(zhuǎn)換效率，短期內(nèi)很難實現(xiàn)大幅度突破的情況下，一方面需要平坦的地形條件；另一方面就需要盡可能擴大太陽能板的覆蓋面積。在這樣的背景下，我們自然而然地會將目光瞄向沙漠地區(qū)，因為那里人類活動和耕地幾乎沒有，而且面積廣闊，地形起伏較小，而且光熱資源較為豐富，具備太陽能開發(fā)非常優(yōu)異的條件。

    近年來，我國在新疆、青海、內(nèi)蒙古等省（區(qū)）開發(fā)建設了一大批巨大規(guī)模的光伏發(fā)電基地，另外在吉林西部、青藏高原、四川盆地等區(qū)域，也在積極謀劃建設相應的光伏基地，這些基地很多是位于沙漠、戈壁或者比較干旱的地區(qū)。有人不禁要問了，在干旱的沙漠及周邊地區(qū)建光伏發(fā)電基地，那里的風沙一般都比較大，太陽能板上很容易落上灰塵，如果這些灰塵沒有得到及時清理，勢必會嚴重降低太陽能板的發(fā)電效率，我們是如何做的呢？

    目前，全球光伏發(fā)電基地或者家庭型的小規(guī)模太陽能電池板，都會受到灰塵的影響，不論是在沙漠還是平原，如果太陽能板上的灰塵不進行清潔，平均下來一個月時間，其發(fā)電效率就會減少30%左右。按2020年全球太陽能裝機容量500GW來計算，每年因灰塵降低發(fā)電效率而造成的經(jīng)濟損失，就高達50億美元之多。到2030年，全球太陽能發(fā)電裝機容量將增長到1400GW，這個損失值就將高達130億美元。

    較長時間以來，為了解決這一問題，常用的方法基本上就是利用水洗，高級點的是利用加壓水射流和噴霧，低級的做法就是用人工去擦洗。不論是低級方法還是高級方法，都需要應用大量的水。按現(xiàn)有全球太陽能發(fā)電的規(guī)模來換算，每年僅僅用于清潔太陽能電池板的純凈水量，就高達370多億升，相當于200萬人每年的用水量。當然，上面的傳統(tǒng)方式，難度與成本也相當?shù)拇?，人工洗的人力成本、用機械洗用的電量和設備維護費用都需要計算到發(fā)電廠的綜合成本里面。

    而且無論是哪種水洗方法，都不可能使太陽能電池板的清潔效果都保持一樣，肯定會有一些盲區(qū)和死角，有些電池板上面還洗得不夠干凈，這樣的話，就不可避免地產(chǎn)生“熱斑效應”，也就是未被清洗的部位，電池板會極有可能由發(fā)電單元變?yōu)楹碾妴卧?，一方面降低總的發(fā)電效率，另一方面也會造成發(fā)熱，引發(fā)電池板加速老化，甚至產(chǎn)生火災。

    與此同時，很多光伏發(fā)電基地都建在干旱地區(qū)甚至沙漠地區(qū)，那里的水資源本來就非常少，應用水洗方法本身就是一種資源的浪費。因此，研究清潔太陽能電池板的新型清潔方法，成為目前很多國家競相研究的重要領域。

    其中有一種解決方案的效果已經(jīng)得到很好的驗證，那就是通過在太陽能板上增加一層特殊的、非常薄的涂層，在不影響太陽光線照射的情況下，起到很好地保護與隔絕灰塵的目的。

    具體原理是利用靜電排斥。通過電極（例如金屬棒）施加電流或適當?shù)碾妷悍秶?，使電極正好穿過太陽能電池板表面上方，使附著在電池板上的灰塵顆粒帶上電荷（灰塵中的二氧化硅顆粒會吸引空氣中微量的水分，從而使灰塵顆粒能夠帶上電荷）。然后，再將相反的電荷施加到這層薄的涂層膜上，這樣就能使電池板的玻璃表面對灰塵顆粒產(chǎn)生強烈的排斥作用。

    通過這種方式實施的灰塵“排斥”，其電極能量來源，主要依靠微量的太陽能板所發(fā)的電，其耗電量要遠遠小于因灰塵覆蓋所損失的電量。

    當使用這種方式的涂層之后，能夠有效地將塵埃、黃沙、煤煙甚至鳥糞等很難再牢固地吸附在太陽能電池板上，這樣當下雨時就會高效地將這些覆蓋物清除，相當于一種自潔型的功能。如果光伏發(fā)電基地所在地區(qū)降雨量稀少，那么定期進行一下人工或者機械式的輔助清洗就可以了，要比之前的用水量、沖洗頻次降低很多，無疑大大減少了運營成本。