1．目的及意义

1.1研究课题的背景据统计自1992年以来到2017年为止，全球能源消费量持续上涨，其中化石能源如石油，煤炭以及天然气一直占极大比例，2017年时为总能源消耗量的84.3%^[1]，如图1。化石能源的过多消耗会释放大量的超出环境自身调节能力的CO², 从而导致温室效应；而这些化石燃料燃烧过程中产生的粉尘也会对环境和生物造成极大的伤害，因此以可持续发展为目标的清洁能源的研发和使用变得尤为迫切。而从统计来看，自1985年至今看，可再生能源的使用逐年增加，其发电量在全球占比在2017年已达到总量的8%，如图2。并且中国仍然是世界上能源消耗总量最大的国家，在全球总量中占比为23.2%；但在清洁能源中，中国消费增长最快的为太阳能消费占比总增长的76%。由此表明充分高效地利用太阳能是我国当前清洁能源发展的主要目标，也是促进全球新能源发展的重大举措。

图1 分燃料在全球消费量中占比

图2 分燃料全球发电量占比

太阳能发电技术中较为成熟的是太阳能光伏发电技术^[2]，我国广阔的沙漠地区为光伏发电提供了便利低廉的土地成本，但沙漠环境也使的光伏系统中的太阳能电池板会经常被灰尘遮盖。而南京市高淳区环境监测站的工程师孙玲研究表明大气中的灰尘会对光伏发电产生严重的影响，包括但不限于温度影响造成的热斑效应，遮挡影响而导致的输出功率降低，腐蚀影响加速发电量的减少及灰尘的聚集等^[3]。因此清洁太阳能光伏电池板使其以最优的效率工作至为重要。

1.2 国内外研究现状

目前清洁太阳能光伏电池板已有多种机械方式：其中人工清洗是最早发明的清洗方式，这种方式不需要复杂的机械与电气设备的基础，但该方式效率低下、耗水耗力且极易由于施力不均对组件造成破坏，而对于大规模光伏系统而言人工清洁的周期很长，这些缺点使得这种人工清洁的方式遭到淘汰。

半自动清洗设备主要通过工程车载体运动为基础，通过改装的机械刷子的运动清洁光伏板，这种清洁设备能够适应及其恶劣的环境，且不必消耗大量的人力和时间。但该种清洁方式对太阳能光伏板的规模由一定要求，并且要求安装太阳能光伏板所在的地势足够宽阔和平坦以确保工程车的平稳运动，否则路面的颠簸会导致机械手臂的震动从而刮伤或者破坏太阳能光伏板。图3为西班牙车载清洗装置。

图3 为西班牙车载清洗装置

Minu^[4] 使用的是空气调节系统中产生的循环空气流中的压缩空气流来清洁光伏板。图4展示了使用空气调节系统中产生的循环空气流中的压缩空气流来清洁光伏板的吹风法。

图4表明空气调节系统通过空调管将气流吹入到PV模块。而PV 模块上灰尘的移除率取决于气流的速率、气流长度和吹起时间。Minu证明在对流发生的过程中空气的三种变化会产生气流，而这三种变化分别是中央冷却器的变化，对流管的变化以及顶层面积的变化。这种吹气法可以移除PV板上的灰尘以及多余的热量。他们发现实验地区73%的过热可以被移除。