В началото на 2026 г. секторът на възобновяемата енергия се намира в интересна ситуация. Докато доскоро акцентът беше върху поевтиняването на самите фотоволтаични клетки, днес фокусът се измества към един по-прагматичен въпрос, а именно как да се запази високата ефективност на централата през целия ѝ експлоатационен период? Интересно е, че една от основните пречки пред това се оказва природата – прахът, полените и замърсяването на въздуха. В тази връзка напредъкът по разработките на учените от Института по електроника към Българската академия на науките (БАН) заслужава своето внимание, предлагайки интересна промяна в поддръжката на соларните панели.
Лазерна обработка вместо химически покрития
Основата на разработката на екипа на БАН, представена в края на 2025 г. в София, е използването на фемтосекунден лазер за модификация на повърхностите. Каква е масовата практика в момента? Повечето производители днес разчитат на химични нанопокрития (най-често от титанов оксид или силициев диоксид). Тези слоеве работят добре в началото, обаче имат един недостатък – те са временни. Под влиянието на слънчевата радиация, температурните амплитуди и триенето при почистване, те неизбежно се износват.
Методът, разработен от БАН, разглежда проблема по различен начин. Вместо да добавя нов слой върху стъклото, фемтосекундният лазер променя неговата физическа структура на микро- и нано- ниво. Чрез прецизно текстуриране се постига т.нар. хидрофобност – свойство, което кара повърхността ефективно да отблъсква водата и да предотвратява натрупването на прах. Тъй като тази структура е част от самото стъкло, тя не може да бъде „отмита“ или износена. Немалка част от соларните панели, които се инсталират днес, използват химични нанопокрития от титанов оксид или силициев диоксид. Те са ефективни обаче имат своите лимити. Някои специфични замърсители като сажди от горене, прах от промишлени производства или мазни субстанции, характерни за райони с преработка на земеделски култури като слънчоглед, представляват сериозен проблем за тях, „залепвайки“ за повърхността на панела. Органичните замърсявания от птици също са много трудни за отстраняване по естествен път, а отделно от това са и агресивни като киселинност, т.е. представляват проблем за кабелите, ламарината и боята, попадайки върху тях. И макар тази корозивност да не влияе директно на стъклото, при него също наблюдаваме проблем от органичните замърсявания. Става дума за т.нар. „тъмно петно“, което води до нарушена работа на клетката отдолу, съответно намалена мощност на целия панел, а при по-дълго време – до изгаряне на самата клетка. Новата лазерна технология на БАН едва ли ще е панацея за всичко, но вероятно би спомогнала за по-лесното самопочистване на повърхността от такива упорити наслоявания. Към момента решението за справяне с упоритите замърсявания се свежда до по-често и активно (ръчно или роботизирано) почистване на панелите.
Това е предизвикателство за сектора в цял свят и технологията на БАН се явява като по-модерната и зелена алтернатива, целяща да премахне нуждата от тези вечни разходи за поддръжка. На този етап обаче внедряването ѝ все още остава сравнително скъпо.
Къде стои българската наука в глобалния контекст
Технологията за лазерно структуриране е обект на активни изследвания по целия свят. Към днешна дата можем да дефинираме три основни центъра на конкуренция:
- Западна Европа и Германия: Институти като „Фраунхофер“ (Fraunhofer Institute) са водещи в разработването на ултратънки покрития с титанов оксид, които под въздействието на UV светлина преминават от хидрофобни към хидрофилни състояния, за да отмиват мръсотията. Проекти като NewSkin, финансирани от Европейския Съюз, също търсят индустриални приложения за лазерно текстуриране, но често се сблъскват с високата цена на процеса.
- Китай: Като световен лидер в производството, Китай залага на мащаба. Учени от Политехническия университет в Хонконг внедряват прозрачни нанокомпозити, а китайски компании доминират пазара с роботизирани системи за почистване. Разликата е, че роботите изискват постоянна поддръжка, докато разработката на БАН цели „пасивно“ решение без консумативи.
- САЩ: В САЩ се работи върху „пасивни“ самопочистващи се технологии. Изследователи от Бостънския университет например разработват електростатични системи за премахване на прах, които допълват ефекта на структурираните повърхности. Освен това вече има компании, които започват да позиционират лазерно обработеното стъкло като „премиум“ продукт за големи индустриални паркове.
Предимствата пред сегашните индустриални стандарти или защо лазерното структуриране се счита за „следващото ниво“?
Освен дълготрайността, технологията носи и директен бонус към производителността. Текстурираната повърхност може да функционира и като антирефлексен слой. Това позволява на панела да поглъща повече светлина вместо да я отразява, което повишава общата му ефективност с около 4-5%. В мащаба на една голяма централа това са значителни финансови постъпления.
Въпреки това, към началото на 2026 г. технологията все още не е станала масов стандарт. Основната пречка е икономическа – високата първоначална инвестиция в лазерно оборудване и по-ниската скорост на обработка в сравнение с пръскането на химикали. Затова и работата на учените от БАН, подкрепена от Националния план за възстановяване и устойчивост, е насочена именно към това как процесът да стане по-бърз и икономически изгоден за индустрията.
Реалната картина за инвеститорите
Към днешна дата изборът пред собствениците на фотоволтаични системи е по-скоро между две различни философии за поддръжка, отколкото между два вида панели. Стандартният подход с химични покрития е достъпният вариант, който върши работа „тук и сега“. От друга страна разработката на учените от БАН с фемтосекунден лазер все още е скъпа и далеч от „масова“ технология, но предлага решение за експлоатационна автономия, което пък изглежда доста обещаващо.
В момента технологията се намира в преходен етап и голямото предизвикателство е да навлезе в масовото производство. Основната задача, по която се работи в Института по електроника, е да се оптимизира процесът така, че първоначалната инвестиция в лазерна обработка да стане конкурентна на масовите химични алтернативи.
Затова и въпросът вече не е толкова дали технологията функционира – тя работи безотказно в лабораториите и специализираните индустриални линии. Въпросът е колко бързо секторът ще успее да интегрира тези постижения, и кога соларната енергия няма да върви „ръка за ръка“ с постоянен ангажимент за почистване, а ще се превърне в това, което е замислена да бъде – чист, предвидим и напълно независим източник на енергия.
