白万省主任与清华肖博士合影

左起：肖博士、白主任、邢博士

一、“荷叶效应”简介

水滴在荷叶表面会快速汇聚并迅速滚落，同时带走表面的灰尘，使得其表面在自然条件下能始终保持清洁，这就是超自洁的原理。

当水在物体表面的接触角大于90度时为疏水表面；当接触角大于150度时为超疏水表面。荷叶就是具有超疏水的表面，才成就其“出淤泥而不染”的特性。

二、纳米自洁的应用领域

纳米自洁可用于防水、防尘、防雪、防油、防腐蚀、防结冰等领域，适用于建筑、钢结构、玻璃、户外雕塑、军工设施、纺织品等各种物体的表面。

举例来说：

（1）乳胶漆外墙、外挂大理石、真石漆、铝塑板、氟碳铝板等建筑材料，纳米自洁涂层可长时间保持建筑外表面清洁。根据应用环境差异，持续效果可以达3-5年，最长可以达10年以上。

清华大学清华园二校门喷涂前后对比

传统高空清洁作业，无法做到清除干净。一般每年、甚至半年需要高空清洗一次。随着时间的推移，清洁维护的人工成本逐年增加，而装饰材料也是越来越旧；对于被严重侵蚀的装饰材料采用的办法是高成本的修复或更换新材料，导致建筑后期的运营维护成本加速递增，形成高水准、高负担的运营维护费用。

雕塑、办公大楼、清华科技园玻璃幕墙

标语墙喷涂一年后：左边未做处理，右边喷涂纳米自洁涂层

经过多年的技术研究和实际应用，纳米自洁材料在建筑领域表现出色的自清洁效果，对于建筑外表面的清洁维护工作，有着无可比拟的优势。

（2）飞机、舰艇、地面雷达和军事通信系统在雨天信号衰减50%以上，纳米自洁涂层处理后，雨天信号只衰减10%。

户外大型钢结构，以及军事设施上防冰雪堆积、雨水干扰以及抗化学试剂玷污等，使物体表面一直保持光洁、鲜亮，对于高压输电线具有防冰挂的效果。

（3）太阳能光伏板

大型光伏电站通常难以保持高频率清洁，由于灰尘沉积导致的透光率下降可达30%以上；即使每月清洁，因灰尘导致的发电效率下降也可达10%以上。

另外，纳米自洁材料具有优异的防雪效果，大雪由于重力作用会自动滑落，如下图：

三、光伏板污染的危害

A: 光伏板积灰的遮挡效应：

灰尘降落到光伏板表面，不仅遮挡了光线对光伏电池的照射，使得光伏电池实际接受太阳光的有效面积减少，而且还使得部分入射光线在玻璃板中的传播均匀性发生了改变。

B: 光伏板积灰的温度效应：

灰尘降落到光伏板表面，导致光伏板的传热形式发生了变化。当光伏板表面有灰尘堆积时，太阳电池组件在长久阳光照射下，受到遮挡部分组件无法工作，使得被遮盖的部分升温远远大于未被遮盖部分，致使温度过高出现烧坏的暗斑，如图所示。热斑可导致整个电池组件损坏，造成不必要的损失。

C: 光伏板积灰的腐蚀效应：

灰尘具有酸碱性，而玻璃的成分主要为二氧化硅和石灰石等，当湿润的灰尘附在玻璃板表面，玻璃板会与其发生酸碱反应。若不及时处理随着时间增长，玻璃表面就会被侵蚀，从而在玻璃板表面形成破损层，导致光线在玻璃板表面形成漫反射，传播均匀性受到破坏，进而影响发电效率。

D: 传统运维无法解决光伏效率损失：

空气污染中的颗粒物会降低光伏的发电效率！根据最新研究，中国中部、东部地区，在每月清洗一次光伏组件的情况下，颗粒物会引起光伏组件发电效率降低17%—25%；若清洗间隔为2个月，光伏组件的发电效率则将降低至25%—35%!

四、纳米自洁的效果

纳米自洁材料是一种具有超强疏水、疏油特性的涂层。利用特有纳米技术在物体表面形成一层可以阻止水、油等液体侵蚀的空气保护层。此种特性可以让物体表面达到“免清洗”，是一种真正意义上革命性新型涂层材料。

喷涂纳米自洁涂层后，发电量较之未清洗的对照组可以提高20%以上，见下图：

五、纳米自洁的效益分析

以华北区装机容量为1MW的电站为例，按目前大部分地区电价每度0.85元，清洗维护费用为每瓦0.07元，和对该电站每个月进行一次维护清洗为例，使用纳米自洁材料后每年可增发电量5%—30%，按增发8%计算，每年将会产生的综合收益为65200元，详见下表：

针对西北等风沙大、难清洗的地区或者清洗维护次数达不到每月一次的地区，使用纳米自洁材料后每年可增发30%-40%的电量，那么每年将产生的综合收益将会大大提升至将近446000元。计算见下表：

六、纳米自洁涂层的施工方法

纳米自洁涂层可以采取手动、机械喷涂的方法：

七、应用案例

1、河北衡水光伏电站：

2、山东邹城光伏电站：

3、山东肥城光伏电站：

4、北京顺义光伏电站：

5、中节能（临沂）电站：