从太阳能电池清洁技术的演化谈激化矛盾，降纬创新

创新是一项科学，而非一门注定永无规律可循且无法预测的艺术形式。

灰尘事小，但却能招致电池板发电功率损失40%

灰尘对电池板的发电效率影响究竟有多大?以一年的沉积量来看，光伏玻璃表面沙土、花粉、鸟类粪便等物质的堆积最高可导致发电功率衰减40%，可以让我国光伏发电项目每年损失数亿元，这绝不是危言耸听。

太阳能电池板表面人工清洁成本高昂

面对巨额经济损失，任何太阳能发电厂经营者都不可能无动于衷。为保证正常发电，一般发电站每月都要对电池板进行一到两次的清洗。当前太阳能电池板清洗的主要方式分为人工水洗和工业清洗设备冲洗，但其清洁的难度与成本，却让原本就成本高启的太阳能光伏发电产业不堪重负。以20MW太阳能光伏电站为例，如果采用人工水洗，要保证这样规模的电站的所有电池板时刻清洁，至少需要20名清洗工人不间断工作。费时费工费钱不说，工人要在垫高的太阳能板上爬上爬下，不仅危险系数颇高，而且脆弱的电池板难以长时间承受人的体重，容易损伤。

由于我国光照分布情况，有大量光伏电站建设于西部戈壁滩和沙漠地带，这些地区的共同特点就是“缺水”，在这种水比油贵的区域频繁花费大量水资源来清洗电池板，显然不太现实。

因此，我国太阳能发电产业的清洁需求也比较明确：

1. 尽量节约人力资源

2. 尽量少用水资源清洁，

3. 尽量同步完成

4. 尽量少改造现有系统

5. 尽量少的系统维护

目前，国内已经投入使用的工业清洗方案，概括为以下两类：

1. 固定轨道式直行往复清扫机器人，自带电池，采用毛刷清除灰尘，利用远程控制技术，根据当地气候条件遥控设备运行，不需要人工现场操作。适合较为偏远，地势平坦的发电厂。一排安装一台，可以同时启动，快速完成，但是成本较为高昂。

2. 独立自由行进的清扫机器人，需要人携带到电厂遥控操作。适合地形较为复杂，无法直线平面长距离排布太阳能电池板的山地电厂。使用较为灵活，但是需要循环清扫，无法同时完成。

这些设备能够满足基本的功能需求，但是仍然会给电池表面带来不可逆的磨损，长期使用的维护成本仍然需要时间检验。

如果有一套更加理想的太阳能电池板清洁系统，它应该具备什么特质呢？

我想它应该：

1. 去除复杂的机械毛刷结构，不接触电池表面产生磨损，也能驱离灰尘

2. 利用自然界或电厂的超系统能源，简化自身的动力系统，降低系统成本

3. 可以长期使用，无需更换配件

这是不是有点天方夜谭？既要马儿跑得快，又要马儿不吃草？

确实，这套理想化系统描述有个核心技术矛盾：既要清洁表面，又不能触碰表面。目前所有的落地方案面对这个矛盾，都选择了回避和妥协。

如果选择激化这个矛盾，能否更有效地解决问题？

很幸运，当我试图在科学效应里探寻解决方案时，大数据推送了cnBeta起草的《MIT研究团队介绍无需用水的光伏面板高效清洁方案》。

“具体说来是，新系统使用静电排斥让灰尘颗粒分离、并从目标表面?走，而无需动用水或刷子。 通过悬浮在面板正上方的电极来产生一个电场，可在尘埃颗粒移动时将电荷传递过去 去。 然后将相反电荷施加到沉积于光伏面板玻璃覆盖层上厚度仅几纳米的透明导电层上，便 可实现排斥的效果。”

“MIT 研究团队在 5~95% 的不同湿度条件下进行了实验，并且发现 —— 只要环境湿 度大于 30%，就可除去几乎所有灰尘颗粒。但随着湿度降低，难度就会有所提升。 好消息是，在大多数情况下，沙漠的环境湿度都是有 30% 的水平的。即使是那些通 常更干燥的地方，其在清晨也往往具有更高的凝结湿度，因而同样适合设置定时清洁。 更棒的是，MIT 研究团队打造的这套系统，能够?期在中高湿度环境下工作。即使湿度高达 95%，也能够近乎无限期地使用下去。 通过消除对运水卡?、以及可能含有腐蚀性的化合物的清洁用水的依赖，这套方案有望显著降低发电设施的维护成本、同时提升装置的整体效率和可靠性。”

不难看出，MIT团队以第一性原理，从最基本的物理原理出发，引入了磁场替代机械场，大大降低了清洁系统的复杂性。所需电力能源，可以由原有系统提供，只需加装往复滑动静电板和环境感应定时装置即可。系统可以在很短时间内同时完成清洁，效率很高，值得重视研究和推广。

回顾其它领域的技术演化，我们也发现类似的规律。系统总是先复杂后简化；先不断地扩充子系统功能，再融合迭代进化。技术创新的关键不是回避矛盾，而是正确地发现和描述关键矛盾，通过激化降纬到物理矛盾，更彻底的解决问题。推而广之，不仅B端的技术创新，C端的产品和服务创新也可以通过降纬到技术矛盾和物理矛盾来解决。今后，我将继续探讨更多纬度的创新方法和案例，帮助大家从无序的头脑风暴中解脱出来，超越以顾客为中心导向的思维定势，创新不再碰运气。