光伏电站太阳能板一般采用晶硅材料，灰尘和积垢会降低发电效率，若能够对光伏太阳能板进行有效的清洁，在同等装机容量下可以提高光伏电站的发电效率。光伏电站太阳能板，较湿润地区的清洗频率一般为 3 ～ 5 月一次，西北等较干燥地区清洗频率一般每月一次。从电池板的数量和清洗频率可看出光伏电站太阳能板的清洁市场十分广阔。
一、太阳能板的简介
1、太阳能板的结构
按照太阳能电池片的构成材料分类，太阳能板可以分成晶硅材料或者薄膜电池类型。其中，薄膜电池在今后很长的时间内仍然是光伏电站太阳能电池的主要类型。
太阳能板主要由钢化玻璃、 EVA、电池片、背板、铝合金、接线盒、硅胶组成，各部分的主要功能如表 1 所示。
2、光伏电站运行方式
太阳能电池板安装固定的方式主要有跟踪式，又可分为平单轴、斜单轴和双轴跟踪式。
表 1 太阳能板各部分结构和功能
固定式的太阳能板倾角是固定不变的，在安装时首先确定了在该地安装的*佳倾角，太阳能板不能随光照的移动而移动。它的倾角选择原则是保证光伏太阳能板所接受的年太阳辐射量*大。
水平单轴光伏跟踪式是指其跟踪轴与水平面的夹角为 0°，光伏阵列可以随着 1 根水平轴东西方向跟踪太阳; 斜单轴跟踪式的跟踪轴与水平面有一定倾角，这种运行方式结合了固定式和水平单轴跟踪式的优点。除了可以东西方向跟踪光照外，还可以倾斜一定角度;竖直单轴跟踪的旋转轴与大地平面垂直，光伏太阳能板随着旋转轴东西方向跟踪太阳; 双轴跟踪式的光伏阵列可以通过南北和东西方向进行旋转。从而增加发电量和提高发电效率。但考虑以下几点原因，一般国内大型光伏电站还是采取固定式安装：
1) 跟踪式系统机械安装方式较普通倾角固定式复杂，在恶劣天气如沙尘暴来临时，跟踪式系统的传动部件容易被沙尘侵入，可靠性没有固定式高，维护成本和故障概率都会增加。
2) 跟踪式太阳能板结构比较复杂，在国内尚未大量投产使用，其装置自动化程度比较高，成本也比较大。
3) 对于大型的光伏电站，它的装机容量很大。如装机 35 GW 的光伏电站，所需太阳能板数量能达到 20多万块。追踪式太阳能板比固定式所占空间要大，增大了土地占用率。
从我国光伏电站常采取的运行方式考虑，本文主要讨论固定式安装下的太阳能板的清洁方式。
3、固定式倾角选择
在选择固定式安装倾角时，如果光伏阵列按照该地区的*佳日照倾角进行安装的话，倾角的选择对于太阳能板的发电效率有显著影响。
二、太阳能板上附着灰尘的特性
1、灰尘的分类
太阳能板上的灰尘会降低光伏发电的光电转换效率。特别在光伏发电产业较集中的西北地区，春秋季节沙尘较多，灰尘影响比较严重。灰尘的种类按是否吸收水分主要可以分为两类。①浮尘。浮尘并未吸收水分或者被雨水打湿，颗粒较小，容易附着在光伏太阳能板上，附着的过程是一个物理过程。但是与面板之间粘性很小，呈松散状态，比较便于**。②积垢。积垢通过雨水润湿或者吸收了空气中的水分，灰尘颗粒受潮后与太阳能板之间的粘性变强，容易吸收空气中的杂质一并粘附在太阳能板上。形态变成点、片、条状，比较坚硬，这种形态的灰尘比较难**。
2、灰尘对于光伏发电效率的影响因素
灰尘积垢对光伏发电的影响主要基于 3 个方面的原因：
1) 遮挡因素。当灰尘落在太阳能板上时，灰尘会遮挡照射在太阳能板上的光线，太阳能板上接收太阳辐射的面积将会减小。光线照射在灰尘表面后发生散射，散射的一部分光线照射在玻璃盖板上又发生折射和反射，玻璃的透射性减小，从而影响光伏发电效率。
2) 热斑效应。当太阳能板部分受到灰尘遮挡时，这部分面积不能正常工作。一段时间之后，在太阳光长期的照射下，被遮盖部分的升温会远远大于未被遮盖部分，致使被灰尘遮盖的部分温度过高而出现烧坏的暗斑，热板效应严重时可导致太阳能电池大面积损坏。
3) 酸碱侵蚀。当具有酸碱特性的灰尘沉积到光伏组件表面后，经过较长时间后灰尘将会侵蚀太阳能板表面，这时电池板表面是非镜面状态，会增加光线的漫反射，即会减少太阳能的热辐射吸收，降低效率。
三、国内外典型清洁方式
1、传统人工配高压水枪清洗
现在国内许多光伏电站还是采用人工配备高压水枪或者清洗刷的清理方式。这种清洗方式的优点主要是操作简单，无需购买昂贵设备，不污染环境。缺点有: ①人工高压水枪冲洗的方式对于浮尘的清洗效果比较好，但是对于污垢清洁效果一般，灰尘形成的积垢表面比较粗糙、附着力较强，这种清洗方式难以**太阳能板上的积垢; ②耗水量大，水资源利用率低，清洁维护效率低、周期长、无法克服清洁周期内灰尘的影响; ③随着人工费逐渐增长，人工清洗费用也不断上涨，且人工清洁并未有确切的规程来保证清洁的质量，有时只是为了形象工程而实行清洁。
2、片上机器人清洁
片上机器人清洁主要是指一些小型的可以直接放在太阳能面板上的爬壁式的智能清洁设备。清洁机器人很难除垢，且对于固定式倾角运行方式的光伏电站，机器人基本不能从一块太阳能板自动换到另一块太阳能板上进行清洁，难以大量投入使用。
3、太阳能板自洁技术
太阳能板自身可采用纳米自清洁薄膜除尘技术。纳米自清洁薄膜除尘的主要原理是灰尘粒子在一定条件下易带电，可以形成一个排斥灰尘粒子的电场。同时还能帮助不带电的灰尘粒子带上电荷，从而将所有灰尘粒子除去。目前这种技术仍在研究中，尚未大量投入使用。
4、电帘除尘
电帘除尘这一概念*初是在航空航天事业中提出来的，它可以利用静电去除灰尘，近些年来也有将其用于太阳能板的除尘。但这种清洁方式仅适合对于面积较小的太阳能板除尘，并且不能有效去除积垢，研究成本也较高，明显不适用于我国大型光伏电站的太阳能板清洁。
5、车载移动式清洗机
我国的西部地区是大型光伏电站的主要建造地区，大多数光伏电站太阳能板都采用固定式倾角安置，但是西部地区普遍水资源匮乏，沙尘较大，自然条件比较恶劣，而且光伏电站所在地一般比较偏远。出于对以上几种因素的考虑，车载移动式的清洗设备比较能够适应这种恶劣的自然环境。这种清洗方式的优点有以下几点。①清洗车的机械部分可以折叠起来，在不进行清洁的时候机械装置可以收入清洗车中。不会影响车辆的正常行驶。②所用的水只占高压水清洗方式的 1 /3 左右。③在清洗车进行清洁时，对不同的太阳能板能够进行角度和高度的调节，不必耗费大量人力。④可以对浮尘和积垢进行有效的清洗，除尘除垢率均达 95% 以上，还能有效去除鸟粪等较顽固污渍。⑤机械臂具有一定柔性，主要体现在行驶路面平整度和移动车行驶路线方面，一旦出现路面高低不平和行驶偏离既定路线，控制系统会实时调整工作位姿，使清洗滚始终贴在板面上进行清洗。
由以上分析可以看出，这种清洗方式比较适合我国大型光伏电站太阳能板的清洗。
这种车载移动式清洗机工作过程大致如下：
1) 首先，人工在车内对机械臂发出控制指令，机械臂下臂装配的气缸使下臂展开，然后通过上臂电机使上臂伸出，再通过清洗头上面装配的气缸将机械臂倾斜到指定的角度，使清洗刷头与太阳能板贴合。
2) 启动喷水电机，控制喷水和加清洗液，同时电机带动清洗刷头在太阳能板上运转揉擦进行清洗。
3) 驾驶员控制汽车缓慢前行，直流电机带动毛刷按设定的速率转动; 在毛刷一边对太阳能板进行清洁时，供水环节也会同时喷水。通过这种冲刷的方式可以有效地对太阳能板进行清洁，能够达到同时**浮沉和积垢的效果。
四、总结
1、国内光伏电站清洗尚以人工清洗配合高压水枪为主，专用清洗设备应用不足，此种清洗方式直喷水方式除尘效果比较好，但无法去除积垢，而且耗水量大。
2、太阳能板片上清洁机器人和太阳能板自洁技术尚不成熟，尚未见大规模应用报道。
3、车载移动式清洗设备清洁效率高、效果好、使用寿命长，在国内市场有一定应用，建议进行深入调查及研究。