太阳能资源总量丰富，分布广泛，作为最重要的清洁能源之一，近年来光伏发电在半导体技术和生产工艺快速发展的加持下得到了空前的发展。据统计，2021全年光伏发电为全球减少CO2排放达10.6亿吨，为全球的“双碳目标”做出了重要贡献。
对于我国中高纬度地区，光伏的推广会遭受冬季积雪的困扰，在能源需求更迫切的冬季，在降雪天气后，光伏组件被积雪覆盖，即使晴天也无法正常发电。部分小型的户用分布式电站还可能会出现更长时间的积雪情况，同时由于缺乏相应的运维管理，光伏电站的冬季发电能力更是“雪上加霜”。就算是有运维管理的电站，一旦积雪结冰，也难以清理，光伏积雪是光伏运维领域的痛点问题。
图1 冬季积雪导致户用光伏无法发电
近日，我院光学与光学工程系刘文课题组提出的DSRS系统获得突破，刘文团队基于光伏电池PN结物理特性，提出一种具有大规模推广潜力的光伏除雪技术，可有效解决光伏系统的冬季积雪问题。研究组创新性地提出了Domino式除雪流程，除雪过程近乎零能耗，对于并网光伏或者离网光伏系统皆可适用。通过前期的实验，目前已经验证了除雪方法在光伏组件上长期使用的可靠性和安全性；研究组已迭代研发三款工程样机并进行了为期两年的实地除雪测试，经过测试，工程样机具有非凡的环境适应性和除雪效率，该技术一旦推广，可以有效地解决冬季中高纬度地区光伏电站的积雪问题，大大降低光伏运维的难度，提升光伏电站冬季的发电量，进一步提高中高纬度地区光伏电站的投资回报率。
图2 Domino式除雪技术结构原理图
图3 DSRS工程样机展示的光伏除雪效果
本研究成果以“A novel domino-like snow removal system for roof PV arrays: Feasibility, performance, and economic benefits”为题发表在工程技术领域权威期刊Applied Energy (IF=11.5)上。
我院与光学工程系博士生郑佳楠为论文第一作者，刘文教授，博士后张昕昱为共同通讯作者。本研究工作得到了中央高校基本科研业务费专项资金、安徽省科技重大专项等基金支持。相关测试实验得到了合肥晶澳太阳能科技有限公司、安徽昂科丰光电科技有限公司的协助和支持。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2022.120554
（中科大物理学院、中科大安徽省光电子科学与技术重点实验室）