中国团队开发双层透明导电薄膜 光伏板静电除尘率达96.36%

中国研究团队开发出用于太阳能电池板非接触式静电除尘的双层透明导电薄膜，材料为单壁碳纳米管（single-walled carbon nanotubes，SWCNTs）与氟化镁（MgF2）。测试中，镀 MgF2 样品静电除尘率 96.36%，未镀 MgF2 的 SWCNT 对照薄膜约 84.08%；最高透射率 91.4%，雾度最低 0.12%，清洁后归一化效率 91.97%。

SWCNTs 兼具导电与透明，但表面较粗糙，易吸附粉尘；MgF2 层用于平整表面并辅助除尘。研究考察了 MgF2 厚度对薄膜光学、电学、表面和静电除尘性能的影响。

制备在 50 mm × 50 mm × 0.7 mm 玻璃基底上进行：先将 SWCNTs 与分散剂、成膜助剂分散于水中，以刮棒涂布形成导电网络，再退火、冲洗；随后用电子束蒸发沉积 40 nm、80 nm、120 nm 和 160 nm 的 MgF2。未镀 MgF2 的 SWCNT 薄膜作为对照。

表征后，镀膜玻璃置于光伏电池上方，用取自库布其、腾格里和塔克拉玛干沙漠的天然沙子测试。外部直流电源和距接地涂层 1 cm 的金属板产生电场，测量除沙比例和清洁后电池功率输出。

结果显示，80 nm 至 120 nm 的 MgF2 层在光学、表面和静电清洁性能间较均衡。适度沉积保留连续 SWCNT 网络，均方根粗糙度从 5.316 nm 降至 3.747 nm；水接触角达 111°，总表面能降至 19.68 mN/m，自清洁率从 65.01% 提高到 78.68%，表明 MgF2 可减少粉尘附着并促进水冲洗除尘。

MgF2 沉积改善光学性能，但层越厚电导率损失越大。研究人员认为，80 nm 涂层在光电与除尘性能间折衷最佳；若优先考虑透射率和光伏功率输出恢复，120 nm 涂层更可取。

论文“Thickness-engineered SWCNT/MgF2 bilayer transparent conductive films for coupled antireflection and electrostatic dust removal on photovoltaic panels”发表在《Materials & Design》。参与单位包括华北电力大学（North China Electric Power University）、国网四川电力科学研究院（State Grid Sichuan Electric Power Research Institute）、英利能源发展（Yingli Energy Development）和河北大学（Hebei University）。