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隨著氣候變化，全球變暖日益受到公眾關注。傳統能源如煤炭和天然氣，正在向新型能源如太陽能和風能逐漸轉變。 自從 1839 年光伏效應被確認后，太陽能電池便逐步得到重視。光伏電池模塊的穩定性，在很大程度上取決于其蓋板玻璃。 這種玻璃不僅為太陽能電池提供機械穩定性，還能有效防止雨水、露水、灰塵和其他污染。然而，由于陽光的吸收和反射，電池板表面的污染可能會降低其光電轉換效率。 因此，為光伏板找到針對固態、液態和氣態污染物的有效防護策略，以保持太陽能電池高效的光電轉換率，是一個亟待解決的關鍵問題。 目前，針對光伏板污染的控制策略主要包括兩種方法：被動修復和主動預防。被動修復方法如手動或機械清潔，盡管可以實現物理清潔，但可能會增加清潔成本并對設備造成損害。 相反，如超疏水涂層這樣的主動預防策略因其自清潔特性，被視為減少長期維護成本的有效方法。但超疏水涂層的透明度問題和其表面的粗糙性限制了其在光學應用中的普及。 盡管近年來通過結合金屬去潤濕掩模法和反應離子刻蝕技術，在玻璃表面構建透明超疏納米陣列結構取得了一定進展，但該技術在顆粒密度和尺寸的協同增加上仍面臨挑戰，阻礙了通過該技術制備致密的陣列納米結構，限制了其對固、液、氣等多相污染物的防護效果。 針對當前研究現狀及其所面臨的挑戰，東南大學張友法教授和團隊探討是否能夠通過退火去潤濕調控技術，協同增加金屬掩模的顆粒密度和尺寸。 為達到這一目標，他們引入兩階段的退火去潤濕調控策略，以構建具有更大高寬比的透明致密陣列結構的玻璃表面。當這種透明致密的超疏水陣列結構被用于太陽能電池表面時，它不僅維持了玻璃蓋板本身的高透光率和良好的潤濕性，還具備防塵、抗冷凝、抗結霜、抗結冰及抗菌等多種性能，顯著增強了光伏電池的光電轉換效率。 這為干旱或少雨地區的太陽能電池面板提供了一個創新的無水自潔解決方案。 針對本論文，審稿人認為此次所提出的透明致密超疏水陣列結構有潛力應用于太陽能電池表面。該方法提供了一種高效的透明超疏水防污玻璃制備途徑，并為相關研究領域提供了很好的范例。 同時，本次研究提出的透明致密陣列納米結構工藝，為制備高效的透明超疏水防污玻璃提供了新的思路。 此種玻璃有潛力應用于太陽能電池、建筑窗戶、玻璃幕墻、汽車擋風玻璃、顯示屏和攝像頭鏡頭等領域，有效增強對多相污染物的抗積聚性能，起到良好的防污效果。 據介紹，該研究是基于與合作企業的項目合作衍生出的新課題，此前他們在前期課題研究中成功構建了透明非均勻潤濕性防污玻璃。然而，在前一個課題的研究中，他們發現了金屬退火去潤濕掩模技術的固有缺陷，即顆粒密度和尺寸的協同增加上仍面臨挑戰。 在發現該問題后，研究團隊調閱了大量的文獻，理解現有的相關研究，創新性地提出了多次退火去潤濕掩模技術，協同提升了金屬顆粒掩模的顆粒密度和顆粒尺寸，制備出了致密的陣列納米結構。 同時，結合玻璃制品高透光率和低反射率的特性，他們優化了退火去潤濕掩模技術的金屬膜層厚度以及沉積次數，最終制備出具有增透減反和低霧度特性的透明致密陣列納米結構玻璃。 隨后，課題組發現上述致密陣列納米結構表面具有防塵、抗冷凝、抗結霜、抗結冰及抗菌等多種性能，可以顯著增強光伏電池的光電轉換效率，為干旱或少雨地區的太陽能電池面板提供了一個創新的無水自潔解決方案。 |
