Mengapa Panel Surya Anda Membenci Sabun Cuci Piring: Pendalaman Teknis tentang Kimia Pembersih

Membersihkan panel surya sistem PV umumnya tampak sangat sederhana bagi banyak pemilik panel surya karena alasan yang jelas di baliknya. Panel yang kotor umumnya menghasilkan daya yang lebih besar dibandingkan panel yang bersih hanya karena panel tersebut memiliki lebih sedikit kotoran sehingga menghasilkan daya yang lebih kecil dibandingkan kondisi aslinya sebelum menjadi kotor, sehingga membersihkannya menggunakan deterjen rumah tangga biasa seperti sabun cuci piring akan mengembalikan panel ke tingkat kinerja aslinya. Namun, penelitian yang dilakukan di Universitas Turku, Finlandia, menghasilkan kesimpulan yang tidak terduga mengenai produk yang secara naluriah digunakan oleh kebanyakan orang setelah membersihkan panel surya mereka; sabun cuci piring sebenarnya dapat memberikan hasil yang berlawanan dengan apa yang ingin Anda capai, dan dengan melakukan hal tersebut dapat semakin menurunkan hasilnya.

Temuan ini penting lebih dari sekedar catatan kaki; Hal ini akan menjadi pelajaran penting bagi mereka yang akan memelihara sistem PV mereka di masa depan. Secara khusus, temuan ini menggambarkan bagaimana interaksi antara fisika cahaya dan kimia permukaan harus dipahami agar dapat memelihara material sistem PV dengan baik.

Lapisan pada panel surya mempunyai peranan yang sangat penting karena dapat mencegah sinar matahari terpantul pada permukaan panel; tanpa lapisan sekitar empat persen cahaya yang datang akan dipantulkan dari permukaan panel; oleh karena itu, tanpa lapisan tersebut, akan terjadi kehilangan foton dalam jumlah besar karena tidak dapat diubah menjadi arus listrik oleh sel surya. Lapisannya sangat tipis (sering diukur dalam nanometer) dan kekuatan optiknya hanya akan tetap utuh jika permukaan panel dijaga pada standar yang sangat presisi.

Saat Anda menambahkan sabun ke dalam persamaan ini, Anda tidak sekadar menambahkan sabun ke dalam air dan sabun. Anda membuat larutan kompleks yang terdiri dari surfaktan, penghilang lemak, pewangi, pengawet, dan sering kali natrium klorida (garam) sebagai pengental. Meskipun bahan-bahan ini bekerja dengan baik untuk melarutkan lemak pada piring, ketika digunakan pada permukaan-anti-reflektif buatan manusia, interaksi yang jauh lebih kompleks dapat terjadi.

Peneliti Julianna Varjopuro dan Kati Miettunen di Universitas Turku telah melakukan serangkaian tes pada sampel kaca fotovoltaik dalam sebuah penelitian di Finlandia. Para peneliti membandingkan sabun cuci piring dengan berbagai produk pembersih lainnya termasuk etanol, aseton, isopropanol, deterjen khusus yang dibuat khusus untuk membersihkan panel surya, dan pembersih jendela pada umumnya. Dua metode pengujian berbeda digunakan; yang pertama melibatkan pembersihan sampel dengan merendamnya dalam berbagai bahan pembersih dalam jangka waktu yang lama; yang kedua melibatkan pertumbuhan alga di permukaan kaca untuk meniru kondisi pembersihan di kehidupan nyata. Cahaya dari sejumlah besar rentang panjang gelombang diukur menggunakan spektrofotometer untuk melihat seberapa banyak cahaya yang ditransmisikan setelah setiap metode pembersihan. Hasilnya jelas-.

Pada kaca bersih, sebagian besar produk mempertahankan atau sedikit meningkatkan transmisi cahaya. Namun sabun cuci piring mengurangi penularan sekitar 1%. Pada kaca yang telah dikotori oleh alga dan kemudian dibersihkan, perbedaannya melebar: sabun cuci piring menyebabkan hilangnya transmisi secara terus-menerus sebesar hampir 4% dibandingkan dengan permukaan yang dibersihkan dengan benar. Hal ini berarti keluaran listrik-pengurangan hasil energi sebesar 3–4%, hanya karena penggunaan deterjen yang salah.

Yang terpenting, analisis mikroskopis menunjukkan bahwa lapisan anti-reflektif itu sendiri tidak terdegradasi atau tergores secara fisik. Permasalahannya bukanlah kerusakan permanen, melainkan residu yang terus-menerus. Sabun cuci piring meninggalkan lapisan film yang, meskipun tidak terlihat dengan mata telanjang, cukup untuk mengubah sifat optik kaca. Bahkan pembilasan menyeluruh pun gagal mengembalikan tingkat transmisi aslinya sepenuhnya.

Mengapa sabun cuci piring berperilaku berbeda dari pembersih lainnya? Jawabannya terletak pada formulasi kimianya. Sabun cuci piring didesain untuk menempel pada permukaan-inilah sebabnya sabun cuci piring efektif mengangkat minyak dari piring, namun juga perlu dibilas secara menyeluruh. Seringkali mengandung surfaktan yang meninggalkan lapisan hidrofilik atau hidrofobik tergantung pada formulanya.

Saat diaplikasikan pada kaca anti-reflektif, residu ini akan mengisi pori-pori mikroskopis lapisan atau membuat lapisan seragam yang mengubah indeks bias pada permukaan. Lapisan anti-reflektif bekerja dengan menciptakan transisi bertahap dalam indeks bias antara udara dan kaca. Benda asing apa pun yang mengendap di atasnya akan mengganggu gradien ini, sehingga secara efektif mengembalikan kehilangan pantulan yang dirancang untuk dihilangkan oleh lapisan tersebut.

Berbeda dengan isopropil alkohol dan pembersih kaca profesional, etanol dan aseton juga sangat efektif, namun Anda harus menggunakannya dengan hati-hati karena potensinya menyebabkan reaksi kimia dengan bahan rangka atau bahan penyegel. Studi ini menunjukkan bahwa semua bahan pembersih yang mudah menguap dan produk-yang dibuat khusus untuk pembersihan PV tidak merusak kinerja optik.

Sebagai hasil dari temuan ini, berikut adalah beberapa rekomendasi bagi pemilik sistem PV residensial dan komersial:

Hindari penggunaan sabun cuci piring sepenuhnya.Meskipun panel surya mungkin tampak bersih setelah-digunakan dengan sabun cuci piring, sabun tersebut meninggalkan residu yang tidak terlihat, yang akan terus menghambat kinerja hingga hilang secara alami melalui pelapukan (hujan, paparan sinar UV, dan angin). Di beberapa wilayah di dunia dengan curah hujan minimal, seperti Amerika bagian Barat Daya, residu deterjen dapat tertinggal di modul selama 6 bulan.

Gunakan hanya produk pembersih yang direkomendasikan.Produk pembersih yang mengandung isopropil alkohol (biasanya konsentrasi 70% atau lebih tinggi) atau produk yang dipasarkan secara komersial khusus untuk membersihkan kaca tetapi tidak mengandung bahan pengkondisi atau lilin aman digunakan. Solusi-yang dibuat khusus untuk membersihkan panel surya mungkin memiliki harga lebih tinggi; namun, bahan kimia dalam produk tersebut telah dikembangkan secara khusus untuk digunakan pada lapisan anti-reflektif.

Gunakan air dengan kualitas terbaik jika Anda menggunakan air saja.Idealnya, Anda harus menggunakan air deionisasi atau air suling. Jika Anda menggunakan air keran untuk membersihkan, Anda akan meninggalkan residu mineral pada modul surya dan residu ini dapat menumpuk seiring waktu dan membatasi jumlah cahaya yang ditransmisikan melalui area tersebut.

Pertimbangkan metode mekanis dengan hati-hati.Kuas atau alat pembersih karet yang lembut dapat diterima; alat abrasif dapat menggores kaca atau lapisan, menyebabkan kerusakan permanen yang tidak berhubungan dengan bahan kimia pembersih.

Investigasi di Finlandia mendukung investigasi bersamaan yang dilakukan oleh Fraunhofer Center for Silicon Photovoltaics di Jerman, yang keduanya menunjukkan bahwa banyak larutan pembersih yang umum digunakan akan menyebabkan-kerusakan jangka panjang pada lapisan anti-reflektif pada panel surya. Secara kolektif, hal-hal tersebut menunjukkan semakin besarnya pengakuan dalam industri bahwa tindakan pemeliharaan tidak terjadi dalam ruang hampa; oleh karena itu, hal ini akan mempengaruhi umur panjang kinerja panel surya yang dimulai dengan pemasangan sistem.

Hilangnya efisiensi sebesar 3–4% akibat pembersihan yang tidak tepat mungkin tidak terdengar seperti bencana bagi orang biasa. Namun, untuk instalasi komersial yang menghasilkan ribuan kilowatt-jam per tahun, hal ini menunjukkan kerugian finansial yang berarti seiring berjalannya waktu. Untuk sistem perumahan, hal ini dapat berarti perbedaan antara memenuhi ekspektasi energi dan bertanya-tanya mengapa produksi tampaknya lebih rendah dibandingkan instalasi di sekitarnya.

Godaan untuk menggunakan apa yang sudah ada di bawah wastafel dapur bisa dimaklumi. Namun penelitian ini menunjukkan bahwa kenyamanan harus dibayar mahal. Memilih bahan pembersih yang tepat tidak memerlukan pelatihan khusus-hanya kesadaran. Dan dalam bidang energi surya, yang mengutamakan margin dan-kinerja jangka panjang, pilihan kecil seperti itu memiliki konsekuensi yang terukur.