一种光伏太阳能电池板的激光清洗方法与流程

本发明涉及光伏太阳能电池板表面清洗技术领域，特别是涉及一种光伏太阳能电池板的激光清洗方法。

背景技术：

随着石油、煤炭等传统化石能源的逐渐枯竭，环境污染日益严重，太阳能产业获得了前所未有的发展机遇。太阳能光伏电池是通过光电效应或光化学效应直接把光能转化成电能的装置，为了获得更高的太阳辐射量，光伏电站多建在纬度较低、地势较高、空气稀薄的地区。虽然这些地区阳光的辐射量会高于其他地区，但这些地区沙尘污染也更加严重，面板表面沾染的污渍会严重影响发电效率，降低设备寿命，甚至有可能会引起火灾。因此电池板必须彻底清洗干净，如果留下死角，可能引起“热斑效应”等严重后果。

根据大量研究显示，太阳能电池板上的积尘能降低7％至40％的电池效率。一个300兆瓦的太阳能发电厂可能花费超500万美元来进行清洁，同时在能源生产方面，因尘土覆盖的损失至少达360万美元。到目前为止，并没有出现能够彻底解决这一问题的方法。

当前太阳能电池板清洗的主要方式分为人工水洗和工业清洗设备冲洗，但这些方法清洗作业的同时又带来了很多新的问题。

传统人工水洗的工作效率低，要保证所有电池板时刻保持清洁，需要大量人员清洁作业。此外由于太阳能光伏电池板铺展面积大，清洗过程中无法承受工作人员体重，这也给电池板的人工清洗带来了难度。

而目前工业清洗设备的成本很高。按照通常设计标准，每10MW电站配套工业清洗系最少需要一次性投资几百万元。同时，高压水枪导致的大面积短路会造成发电效率降低。

此外，当前无论是人工清洗还是工业清洗都以水为清洗介质，这对于地处干旱缺水地区的光伏电站来说，又增加了清洗的成本。并且，冬季水洗电池板产生的冰层会严重弱化光学效应，这也增加了北方的太阳能光伏电站的清洗难度。

综上所述，现有的光伏太阳能电池板的清洗方法虽然都能实现清洗的目的，但都不同程度存在清理效果差、清洗成本高和清洗难度大等问题，极大地限制了光伏太阳能电池板的应用。

因此，如何解决光伏太阳能电池板清理效果差、清洗成本高和清洗难度大的缺点，是有待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是要提供一种光伏太阳能电池板的激光清洗方法，本发明能够高效率、低成本的清洗光伏太阳能电池板。

为了实现上述目的，本发明提供了一种光伏太阳能电池板的激光清洗方法，包括以下步骤：

步骤一，根据所述光伏太阳能电池板的表面污染物种类和厚度，选择脉冲激光的参数；

步骤二，利用所述参数的脉冲激光对所述光伏太阳能电池板的表面污染物进行脉冲激光扫描，所述表面污染物因与所述光伏太阳能电池板的不同膨胀系数而产生能克服粘附力的相对位移，使所述表面污染物从所述光伏太阳能电池板上剥离并形成剥离物；

步骤三，采用传动机构移动所述脉冲激光扫描所述光伏太阳能电池板的所有待清洗的区域；

步骤四，将所述剥离物收集。

优选的，所述脉冲激光采用线光斑。

优选的，所述参数中，所述脉冲激光的脉冲宽度为10ns～100ns，激光波长为532nm～1064nm。

优选的，所述参数中，所述脉冲激光的平均功率为60W～300W，脉冲频率为1kHz～100kHz。

优选的，所述参数中，所述脉冲激光的平均功率为100W，所述激光波长为1064nm，所述脉冲频率为10kHz，所述脉冲激光的脉冲宽度为30ns。

优选的，所述采用传动机构移动的步骤包括：采用机械手臂、机器小车中的一种或多种进行移动。

优选的，所述步骤四中，通过吸尘装置对所述剥离物进行收集和过滤。

优选的，所述参数的脉冲激光通过光纤或导光管由激光器传输至光束整形装置中，由所述整形装置将点光斑整形得到所述线光斑，所述线光斑经过聚焦透镜及保护镜，最终照射在所述待清洗的区域。

优选的，所述光束整形装置为扫描振镜或旋转多面镜。

本发明创新性地将激光清洗技术应用于光伏太阳能电池板的表面清洗，可有效地解决光伏太阳能电池板表面的污染物清洗的问题。相比于传统的人工水洗和工业设备冲洗，激光清洗有以下优点：

1)激光清洗不需要水作为清洗介质，节约水资源的同时还显著降低了光伏电站的清洗成本，避免清洗过程中介质的二次污染。同时也杜绝了低温环境下水洗电池板带来的表面结冰等问题。

2)激光清洗工作效率高，运营成本低。只需要电费和常规维护费用，不会引入其他的物料成本，设备可长期稳定使用。

3)激光清洗为非接触式清洗，清洗过程不接触光伏太阳能电池板，不会给光伏太阳能电池板表面带来任何损伤。

4)激光清洗具有很高的适应性，由传动机构搭载，针对光伏太阳能电池板表面的清洗方便实现自动化操作。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是本发明实施例的机械手臂移动脉冲激光清洗光伏太阳能电池板的结构示意图；

图2是本发明实施例的机器小车移动脉冲激光清洗光伏太阳能电池板的结构示意图；

图3是本发明方法实施例的步骤流程图。

图中101、机械手臂；102、脉冲激光；103、待清洗表面；201机器小车。

具体实施方式

图3是本发明方法实施例的步骤流程图，如图3所示，本发明实施例提供一种光伏太阳能电池板的激光清洗方法，包括以下步骤：

步骤310，根据所述光伏太阳能电池板的表面污染物种类和厚度，选择脉冲激光的参数；

步骤320，利用所述参数的脉冲激光对所述光伏太阳能电池板的表面污染物进行脉冲激光扫描，所述表面污染物因与所述光伏太阳能电池板的不同膨胀系数而产生能克服粘附力的相对位移，使所述表面污染物从所述光伏太阳能电池板上剥离并形成剥离物；

步骤330，采用传动机构移动所述脉冲激光扫描所述光伏太阳能电池板的所有待清洗的区域；

步骤340，将所述剥离物收集。

可见，本发明方法实施例中，根据太阳能电池板的表面杂质的厚度及表面状态，选择脉冲激光的参数，采用该参数进行激光扫描后，因表面污染物与所述光伏太阳能电池板具有不同膨胀系数而产生不同步的膨胀，从而产生能克服粘附力的相对位移，使得表面污染物剥离。本发明方法实施例可以大面积迅速扫描，效率高，并且无需用水，降低了清洗成本，因为太阳能电池板很多应用在西北干旱地带，所以无水清洗具有重大成本意义。

在一些说明性实施例中，所述脉冲激光102采用线光斑。

在一些说明性实施例中，所述参数中，所述脉冲激光102的脉冲宽度为10ns～100ns，激光波长为532nm～1064nm。

在一些说明性实施例中，所述参数中，所述脉冲激光102的平均功率为60W～300W，脉冲频率为1kHz～100kHz。

在一些说明性实施例中，所述参数中，优选地，所述脉冲激光102的平均功率为100W，所述激光波长为1064nm，所述脉冲频率为10kHz，所述脉冲激光的脉冲宽度为30ns。

其中，激光清洗前光伏太阳能电池板的表面附着沙尘颗粒，根据沙尘积累量的不同，需要选择不同的脉冲激光清洗的参数。上述优选地脉冲激光102的参数适用范围广，清洗效果好。并且，本发明的激光清洗不需要水作为清洗介质，节约水资源的同时还显著降低了光伏电站的清洗成本，避免清洗过程中介质的二次污染。同时也杜绝了低温环境下水洗电池板带来的表面结冰等问题。只需要电费和常规维护费用，不会引入其他的物料成本，设备可长期稳定使用，运营成本低，工作效率高。

在一些说明性实施例中，所述步骤四中，通过吸尘装置对所述剥离物进行收集和过滤。激光清洗为非接触式清洗，清洗过程不接触光伏太阳能电池板，并且精确地清除指定位置的沙尘颗粒。激光清洗时剥离的颗粒通过吸尘器吸附，防止沙尘的二次污染，且清洗后的电池板表面无沙尘残留，从而保证光伏电池有良好的发电效率。

在一些说明性实施例中，所述参数的脉冲激光102通过光纤或导光管由激光器传输至光束整形装置中，由所述整形装置将点光斑整形得到所述线光斑，所述线光斑经过聚焦透镜(平场聚焦透镜)及保护镜，最终照射在所述待清洗的区域。

在一些说明性实施例中，所述光束整形装置为扫描振镜或旋转多面镜。

在一些说明性实施例中，所述采用传动机构移动的步骤包括：采用机械手臂101、机器小车201中的一种或多种进行移动。图1示出了本发明的实施例的机械手臂移动脉冲激光清洗光伏太阳能电池板的结构示意图；图2示出了本发明实施例的机器小车移动脉冲激光清洗光伏太阳能电池板的结构示意图。图1或图2中的机械手臂101或机器小车201装置控制脉冲激光102与待清洗表面103的相对位置，使得激光102的焦点位于待清洗表面103。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。