Para peneliti mencari daun teratai untuk inovasi pembersihan diri – Sains Terkini


Mengambil petunjuk dari sifat membersihkan diri dari daun teratai, para peneliti di Universitas Ben-Gurion dari Negev telah memberi cahaya baru pada kekuatan mikroskopis dan mekanisme yang dapat dioptimalkan untuk menghilangkan debu dari panel surya untuk menjaga efisiensi dan penyerapan cahaya. Teknik baru ini menghilangkan 98% partikel debu.

Dalam sebuah studi baru yang diterbitkan di ACS Langmuir, para peneliti mengkonfirmasi bahwa memodifikasi sifat permukaan panel surya dapat sangat mengurangi jumlah debu yang tersisa di permukaan, dan secara signifikan meningkatkan potensi aplikasi pemanenan energi surya di padang pasir.


Adhesi debu pada panel surya merupakan tantangan utama untuk pemanenan energi melalui sel fotovoltaik dan pengumpul panas matahari. Solusi baru diperlukan untuk menjaga efisiensi pengumpulan maksimum di daerah dengan kepadatan debu tinggi seperti gurun Negev di Israel.

"Di alam, kami mengamati bahwa daun teratai tetap bebas debu dan patogen karena permukaan nanotextured-nya, dan lilin tipis, lapisan hidrofobik yang mengusir air," kata Tabea Heckenthaler, mahasiswa master dari Düsseldorf Jerman di BGU Zuckerberg Institute for Water Penelitian, Institut Jacob Blaustein untuk Penelitian Gurun. "Di padang pasir, debu menumpuk di permukaan sel surya dan padat karya membersihkannya terus-menerus, jadi kami berusaha meniru perilaku ini pada sel surya."

Para peneliti mengeksplorasi efek memodifikasi substrat silikon (Si), semikonduktor yang digunakan dalam sel fotovoltaik, untuk meniru sifat pembersihan diri dari daun teratai, ketika air menggulung daun dan menghilangkan kontaminasi.

Diketahui bahwa superhidrofobisitas mengurangi gesekan antara tetesan air dan permukaan, sehingga memungkinkan tetesan air untuk menggeser partikel bersih dari permukaan. Namun, kekuatan yang menempel dan melepaskan partikel dari permukaan selama mekanisme pembersihan sendiri dan efek nanotextures pada kekuatan ini tidak sepenuhnya dipahami.

Untuk menjelaskan kekuatan-kekuatan ini dan efek nanotexture pada mereka, para peneliti menyiapkan empat sampel berbasis silikon yang relevan dengan panel surya: (1) permukaan hidrofilik yang halus (2) permukaan hidrofilik nanotextured dan (3) permukaan hidrofob yang halus hidrofobik (4) hidrofobik yang halus . Ini dicapai dengan mengeringkan permukaan secara kimiawi secara basah untuk membuat kawat nano di permukaan, dan juga menerapkan lapisan hidrofobik.


Penghapusan partikel meningkat dari 41% pada wafer Si halus hidrofilik menjadi 98% pada permukaan nanotextured berbasis Si superhydrophobic. Para peneliti mengkonfirmasi hasil ini dengan mengukur adhesi partikel berukuran mikron ke substrat datar dan nanotextured menggunakan mikroskop kekuatan atom. Mereka menemukan bahwa adhesi dalam air berkurang sebesar 30 faktor.

"Kami menentukan bahwa alasan untuk peningkatan partikel bukan karena gesekan rendah antara tetesan dan permukaan superhidrofob," kata Heckenthaler. "Sebaliknya, itu adalah peningkatan kekuatan yang dapat melepaskan partikel dari permukaan. Metode eksperimental yang kami gunakan dan kriteria untuk menghilangkan partikel yang kami dapat dapat diterapkan untuk merekayasa permukaan pembersih-diri yang memperlihatkan berbagai kimia dan / atau tekstur."

Referensi:

Materi disediakan oleh Asosiasi Amerika, Universitas Ben-Gurion di Negev. Catatan: Konten dapat diedit untuk gaya dan panjangnya.

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.