太阳能光伏板清洁维护技术对发电效率的提升研究

引言

太阳能光伏发电技术系全球能源转型核心构成，普及应用利于削减化石燃料依赖、助推环境保护，光伏板长期运行易受灰尘、污垢及其他外界环境条件作用，造成发电效率下滑，清洁与维护由此成为提升光伏发电效能的核心议题，当前不少光伏系统选用人工或机械清洁方式，这类手段存在劳动强度偏高、效率欠佳、成本不菲等局限，自动清洁系统作为近年兴起的技术，在降低人工投入、提升作业效率方面优势明显，本文将深入剖析各类清洁技术应用成效，提出最适配光伏板发电效率提升的清洁方案，为日后光伏发电高效运维提供理论支撑与实践指引。

一、光伏板发电效率受污垢影响的现状与问题分析

太阳能光伏发电技术推广让光伏系统数量渐增，长期暴露户外的光伏板表面易积附灰尘、沙尘、落叶与鸟粪等杂物，这类附着物在板面形成不规则覆盖层，阻挡阳光透射从而降低光电转换效果，干旱多沙区域风力裹挟的颗粒物更易在板面形成坚硬结壳，这类堆积现象更明显，直接造成发电能力大幅滑落，部分区域未清洁光伏板的发电效率较清洁状态下降可达三成以上，既拉低系统整体效能，积尘中含有的腐蚀性成分也可能给设备长久运行埋下隐患，清洁保养由此成为提升发电表现的核心环节。

光伏板表面污垢堆积对发电效率的影响只是其一，其种类与分布状况还直接左右长期使用性能，不同污染物会引发程度各异的腐蚀或物理破损，鸟粪含有的尿酸等酸性成分在潮湿环境下会缓慢渗透表面涂层，形成难以清除的腐蚀斑点，缩减光伏组件使用年限；沙尘暴裹挟的沙粒与细小颗粒在气流作用下持续摩擦板面，可能划伤钢化玻璃表层，破坏光电转换的稳定状态，沿海地区空气中的盐雾附着则会加速边框金属部件锈蚀，清洁维护工作不仅关系发电效率提升，更与设备长期运行安全及性能保障深度关联，忽视清洁可能导致光伏系统寿命缩短近半。

光伏发电技术虽有长足发展，特定环境下的污染问题仍需重视，沙漠地带昼夜温差大导致的露水会使沙尘更紧密附着板面，城市工业区排放的油烟与粉尘混合形成的黏性污垢更难清除，这类高污染区域板面污染情况更突出，提升发电效率、减轻污染对性能的干扰，使得清洁维护成为必须突破的技术瓶颈，不同区域需针对性制定清洁周期与方式，如何高效清洁板面、减少人工介入并最大程度提升清洁成效，已成为该领域需要加紧研究解决的问题，尤其在大型光伏电站规模化运营背景下，清洁技术的优劣直接影响项目投资回报周期。

二、不同清洁技术对光伏板发电效率的提升效果

太阳能光伏发电站地势较高，日照充足，风沙大，因而太阳能电池板上很容易积累沙尘及脏物，严重影响发电效率，市面上的太阳能清洗装置参差不齐，比如机载式太阳能电池板清洗车，其占地面积大，耗水量巨大；而手推式清洗机一次性清洗范围小，且耗水量也比较大，因此，现在普遍采用人工清洗方式，但人工清洗会消耗大量人力、物力、财力和时间，也有其局限性。

光伏板清洁手段丰富多样，各类技术实施成效直接关联发电效率提升幅度，传统方式以人工与机械清洁为主，虽能清除表面尘垢，操作却多显繁琐且效率欠佳，人工清洁过程中光伏板可能遭遇物理损伤，像表面刮痕或静电问题都可能出现，机械清洁减少人工参与，设备成本偏高且维护不易，大范围应用存在限制。

自动化技术持续进步让自动清洁系统在光伏板清洁领域占据重要发展位置，这类系统借助机械臂、刷子、喷水装置等完成表面污染物清理，减少人工操作次数、压缩成本同时提升清洁效率，对比传统人工方式，短时间内可完成更大面积清洁，光伏系统运行效能随之明显改善，表面污染物堆积减少，发电效率提高，清洁过程中物理损害风险也得以降低。

不同清洁技术对发电效率的提升作用各有不同，传统人工清洁虽能去除表面污垢，效率偏低且依赖人工操作；机械清洁系统提升效率，设备与维护成本却居高不下，自动清洁技术优势突出，高效且自动化程度高，降低人工清洁频率，规避机械清洁中常见的设备故障与维护难题，配备智能控制系统的自动清洁装置可监测表面污染状态，积尘达到特定程度便启动清洁流程，维持板面洁净以最大化发电效率，这类系统正逐步成为光伏系统清洁维护的主流方向。

三、自动清洁系统的发展与未来应用前景

自动清洁系统作为新兴光伏板清洁技术，近年发展成果显著，有别于传统清洁方式，依托先进智能控制技术可在无人工介入情况下自动识别板面污垢状态并完成清洁，高效与低成本是其核心优势，短时间内可清洁大面积光伏板，不受天气及工作环境制约，保障光伏系统高效运转，工作机制通常依赖板面安装的传感器、自动化清洁装置与智能调度系统，实时监测表面状况并自主启动清洁流程，维持板面洁净度，部分系统还能通过预设程序在用电低谷时段启动作业，进一步降低对发电过程的干扰。

自动清洁系统应用已从传统光伏电站延伸至屋顶光伏系统、分布式光伏系统等领域，地区气候条件直接影响板面污垢堆积速度，系统设计需结合不同环境特点调整：沙漠区域需强化清洁能力以应对沙尘暴污染，配备高压喷淋与毛刷组合装置清除顽固沙粒；城市工业区则需提升智能化水平，通过精密过滤系统适配空气中微小污染物和颗粒物的清洁需求，部分系统还能联动气象数据提前预判污染峰值，物联网、大数据及人工智能技术发展将推动系统进一步智能化，实现依据污染物类型、天气状况等自动调整清洁策略，比如针对鸟类迁徙季节增加清洁频次，提高清洁效果的同时减少无效作业。

尽管自动清洁系统技术进展显著，实际应用中仍面临一些挑战，较高的初期投资和维护成本制约其在小型光伏项目中的普及，部分组件更换费用占比甚至超过初期投入的三成，自动清洁设备的耐用性和稳定性需要进一步提高，在高温、高湿或强紫外线环境下，传感器灵敏度衰减速率较快，影响监测精度，面对暴雪、冰雹等复杂天气条件或极端环境时，设备故障率会显著上升，需要更多技术创新来提高适应性和可靠性，比如开发具备自我修复功能的密封组件，总体而言，随着技术成熟与应用经验积累，自动清洁系统将在光伏发电领域发挥越来越重要的作用，未来有望成为光伏电站运维中不可或缺的一部分，甚至与光伏板生产环节实现一体化设计，从源头提升清洁效率。

结语

太阳能光伏发电在全球能源转型进程中影响关键，光伏板清洁问题却仍是制约发电效率提升的核心环节，污染物持续堆积会导致光伏板发电效能大幅衰减，沙尘天气频发区域该现象更为突出，清洁技术可有效缓解这一状况，增进光伏系统运行收益，自动清洁技术持续发展，未来光伏板清洁效率与成本效益有望进一步改善，科学的清洁维护方案既能提升光伏发电综合效益，亦能延长设备使用周期，助力光伏发电技术可持续发展。

参考文献

[1]林春阳,陈军,林伟民,等.太阳能光伏系统表面积尘及清洁方法综述[J].能源与环保,2025,47(04):140-146.

作者简介：李懿德（1993-），女，工学硕士，工程师，主要从事风电、光伏、储能等项目的咨询、设计工作。