Op zonneparken op bijzonder stoffige plekken in de wereld, zoals het Arabisch Schiereiland en delen van India en China, luchtvervuiling kost de zonne-energie-industrie jaarlijks tientallen miljarden dollars. Terwijl deeltjes uit de lucht neerslaan op de oppervlakken van zonnepanelen, ze beperken het potentieel van de panelen. Werknemers met zeepachtige borstels kunnen het vuil van de panelen verwijderen, net zoals u uw voorruit zou kunnen reinigen in een wasstraat. Maar in veel van deze gebieden water is schaars en schoonmaken is duur, dus er is een afweging:kostbare middelen en arbeid besteden, of zonne-energie opofferen.

Milieu-ingenieurs in het laboratorium van professor Mike Bergin proberen erachter te komen hoe zonneparken het beste door die afweging kunnen navigeren. door een schema te ontwikkelen waarmee zonneboeren het meest efficiënt kunnen schoonmaken. Beter inzicht krijgen in wat er precies op zonnepanelen neerslaat, hoe dat de energieproductie beïnvloedt en hoe die effecten gedurende het jaar per regio verschillen, zou hen kunnen helpen bij het meest effectieve schoonmaakschema, volgens Michael Valerino, een doctoraat student in het laboratorium van Bergin.

Om dat te doen, de ingenieurs bestuderen allerlei afbeeldingen van zonnepanelen. De meeste zijn gemaakt met goedkope digitale microscopen waarmee ze kunnen zien hoeveel van het oppervlak wordt verduisterd door stof, fungeert als een goedkope vervuilingssensor. Maar ze gebruiken ook de meer geavanceerde optische microscopen die beschikbaar zijn in de Duke Light Microscopy Core Facility en de scanning elektronenmicroscoop, of SEM, gehuisvest in Duke's Shared Materials Instrumentation Facility, om in te zoomen voor een nadere blik op de kleine stukjes wrak en jetsam die samenvloeien om de panelen te verdoezelen.

"We gebruiken geavanceerde optische microscopie voor grootteanalyse, " zei Valerino. "De SEM geeft ons informatie over de maat, vorm en samenstelling van de deeltjes, wat ons op zijn beurt een vrij goed idee geeft van waar ze vandaan kwamen - of het zoiets is als woestijnstof, of deeltjes van voertuigemissies, " zei Valerino. Vervolgens gebruikt hij energiedispersieve röntgenspectroscopie om meer informatie te krijgen over de samenstelling van de deeltjes, gebaseerd op de elektronen die de deeltjes uitstoten wanneer ze worden bestraald met röntgenstralen.

Valerino zei dat het kijken naar vervuilde oppervlakken met de SEM op verschillende tijdstippen van het jaar de groep een beter idee geeft van hoe die factoren energieverliezen veroorzaken. omdat factoren zoals vochtigheid de grootte kunnen veranderen, vorm, verdeling en zelfs de samenstelling van de deeltjes op het oppervlak - direct na een lichte regenval, bijvoorbeeld, de deeltjes kunnen plakkeriger worden en moeilijker te verwijderen.

Valerino vergroot de deeltjes tot 2000, 5000 of zelfs 8000 keer hun werkelijke grootte om de best mogelijke look te krijgen.