從荷葉獲得設計靈感，以色列為沙漠太陽能研製自清潔防塵表面

科技新報

沙漠日照量固然高，是個不錯的太陽能開發地點，但沙漠地形中的沙塵可謂太陽能大敵，刮傷與塵埃累積都會影響轉換效率，甚至會讓電池壽命降低，不得不防，對此，以色列大學以荷葉為靈感，為太陽能板帶來了「自清潔（Self-Cleaning Effect）」表面設計，不僅可提高發電效率，還可以讓沙塵污垢更容易被雨水沖刷殆盡。

沙漠地區的沙塵為地球懸浮粒子的主要來源，撒哈拉沙漠的沙塵就占了全球大氣中 25% 的懸浮微粒量，這足以顯示太陽能板在沙漠將會面臨的挑戰。

而來自以色列內蓋夫本-古里安大學（Ben Gurion University of the Negev）的科學家看中荷葉的特性，認為或許能套用在太陽能板上。其中荷葉、不少植物的葉面因為具有奈米規則排列的粗糙表面與蠟質疏水材料，都能隨時保持乾淨，雨水可以快速地帶走表面的塵埃，最終達到自清潔效果，也就是蓮花效應。

因此為了將打造出有著蓮花效應的太陽能板，科學家開始測試哪種奈米紋路效果最佳、實測親水性是否重要等，希望能進一步降低水滴與表面的摩擦。

內蓋夫本-古里安大學研究人員準備 4 種矽晶太陽能板樣本，分別是具有光滑又親水表面、親水的奈米紋理表面、光滑疏水表面，最後則是疏水的奈米紋理表面，其中科學家主要是在濕式蝕刻表面畫出奈米線陣列，再附塗疏水性塗層。

最後實驗表明，擁有疏水特性的奈米表面排除灰塵的效果最好，從親水光滑的 41%，直接提高到98%，研究人員也有用原子力顯微鏡（AFM）來分別量測灰塵在不同表面的黏附力，顯示疏水的奈米紋理表面能有效降低塵土附著三十分之一，不過研究沒有提到能提高多少發電效率。

其實市面上也可以買到自清塗料，但大多存有壽命短、透明度差與昂貴等缺點，成本效益比相當低，

因此不僅以色列大學團隊，也有需多科學家正絞盡腦汁想研發新技術，像是美國塗料公司 Pellucere Technologies 就有研發出太陽能防污、防反光技術「MoreSun」，聲稱可減少 90% 髒污累積，並提高太陽能板電力輸出 3-5%。

歐盟資助的 SolarSharc 太陽能防污層則由奈米粒子與二氧化矽組成，聲稱無毒且透明度高、更能提升 4% 發電效率。根據官網資料，新型自清塗料除了具有耐用與易清洗之外，還可抗反射、耐高溫以及擁有出色的天氣適應力，可適應 100˚C 高溫、1,000 小時紫外線測試後性能僅微幅下降而已，SolarSharc 表示，防污塗層可以提高面板透光率，讓超過 93% 的可見光能被面板吸收。

目前在新的太陽能表面、防污塗層設計中，降低灰塵附著、提高轉換效率已經是標準，而現在或許就看哪個更快商業化、哪個提升效果更好了。

（首圖來源：Flickr/BlackRockSolar CC BY 2.0）