Em fazendas solares em lugares particularmente empoeirados do mundo, como a Península Arábica e partes da Índia e China, a poluição do ar custa à indústria de energia solar dezenas de bilhões de dólares anualmente. À medida que as partículas se acomodam do ar nas superfícies dos painéis solares, eles restringem o potencial dos painéis. Trabalhadores com escovas com sabão podem limpar a sujeira dos painéis, tanto quanto você limparia seu pára-brisa em um lava-rápido. Mas em muitas dessas áreas, a água é escassa e a limpeza é cara, então há uma troca - gaste recursos e mão de obra preciosos, ou sacrificar a produção de energia solar.

Os engenheiros ambientais do laboratório do professor Mike Bergin estão tentando descobrir como as fazendas solares podem navegar melhor nessa compensação, desenvolvendo um cronograma pelo qual os fazendeiros solares poderiam limpar de forma mais eficiente. Obter uma melhor compreensão do que exatamente é depositado nos painéis solares, como isso afeta a produção de energia e como esses efeitos variam por região ao longo do ano pode ajudá-los a obter um cronograma de limpeza mais eficaz, de acordo com Michael Valerino, um Ph.D. estudante no laboratório de Bergin.

Fazer isso, os engenheiros estudam todos os tipos de imagens de painéis solares. A maioria é tirada com microscópios digitais de baixo custo que permitem ver quanto da superfície está obscurecida pela poeira, atuando como um sensor de sujeira de baixo custo. Mas eles também usam os microscópios ópticos mais avançados disponíveis no Duke Light Microscopy Core Facility e no microscópio eletrônico de varredura, ou SEM, alojados nas instalações de instrumentação de materiais compartilhados da Duke, para dar um zoom para ver mais de perto os pequenos pedaços de destroços e jatos que se aglomeram para obscurecer os painéis.

"Usamos microscopia óptica avançada para análise de tamanho, "disse Valerino." O SEM nos dá informações sobre o tamanho, forma e composição das partículas, o que, por sua vez, nos dá uma boa ideia de onde eles vieram, seja algo como a poeira do deserto, ou partículas de emissões veiculares, "disse Valerino. Ele então usa espectroscopia de energia dispersiva de raios-X para obter mais informações sobre a composição das partículas, com base nos elétrons, as partículas ejetam quando explodidas com raios-X.

Valerino disse que olhar para superfícies sujas com o SEM em diferentes épocas do ano dá ao grupo uma ideia melhor de como esses fatores geram perdas de energia, porque fatores como umidade podem alterar o tamanho, forma, distribuição e até mesmo a composição das partículas na superfície - logo após uma chuva leve, por exemplo, as partículas podem se tornar mais pegajosas e mais difíceis de remover.

Valerino amplia as partículas para 2.000, 5.000 ou até 8.000 vezes seu tamanho real para obter a melhor aparência possível.