Portrætter af partikler

På solparker på særligt støvede steder i verden, ligesom den arabiske halvø og dele af Indien og Kina, luftforurening koster solenergiindustrien titusinder af milliarder af dollars årligt. Når partikler sætter sig ud af luften på overflader af solpaneler, de begrænser panelernes potentiale. Arbejdere med sæbebørster kan rense snavs fra panelerne, meget som du måske rengør din forrude ved en bilvask. Men på mange af disse områder, vand er knap og rengøring er dyrt, så der er en afvejning - brug dyrebare ressourcer og arbejdskraft, eller ofre produktionen af ​​solenergi.

Miljøingeniører i professor Mike Bergins laboratorium forsøger at finde ud af, hvordan solcelleanlæg bedst kan navigere i denne afvejning, ved at udvikle en tidsplan, som solbønderne kunne rengøre mest effektivt. At få en bedre forståelse af, hvad der præcist deponeres på solpaneler, hvordan det påvirker energiproduktionen, og hvordan disse effekter varierer efter region i løbet af året, kan hjælpe dem med den mest effektive rengøringsplan, ifølge Michael Valerino, en ph.d. studerende i Bergins laboratorium.

At gøre det, ingeniørerne studerer alle slags billeder af solpaneler. De fleste er taget med billige digitale mikroskoper, der lader dem se, hvor meget af overfladen, der er tilsløret af støv, fungerer som en billig tilsmudsningsføler. Men de bruger også de mere avancerede optiske mikroskoper, der findes i Duke Light Microscopy Core Facility og scanningelektronmikroskopet, eller SEM, huset i Duke's Shared Materials Instrumentation Facility, for at zoome ind for et nærmere kig på de små stykker flotsam og jetsam, der gløder sammen for at skjule panelerne.

"Vi bruger avanceret optisk mikroskopi til størrelsesanalyse, "sagde Valerino." SEM giver os oplysninger om størrelsen, partiklernes form og sammensætning, hvilket igen giver os en ret god idé om, hvor de kom fra - uanset om det er noget som ørkenstøv, eller partikler fra køretøjsemissioner, "sagde Valerino. Han bruger derefter energidispersiv røntgenspektroskopi til at få mere information om partiklernes sammensætning, baseret på elektronerne skubber partiklerne ud, når de sprænges med røntgenstråler.

Valerino sagde, at hvis man ser på tilsmudsede overflader med SEM på forskellige tidspunkter af året, får gruppen en bedre idé om, hvordan disse faktorer skaber energitab, fordi faktorer som fugtighed kan ændre størrelsen, form, fordeling og endda sammensætningen af ​​partiklerne på overfladen - lige efter en let nedbør, for eksempel, partiklerne kan blive klæbrigere og vanskeligere at fjerne.

Valerino forstørrer partiklerne til 2000, 5000 eller endda 8000 gange deres faktiske størrelse for at få det bedst mulige udseende.