近年来，全球太阳能产业迅猛发展，光伏组件装机量持续攀升，但其表面极易因沙尘、粉尘及各类污染物沉积而导致光电转换效率下降。而现有主流清洁手段普遍依赖大量水资源，用水成本高、环境负担重，已成为制约行业可持续发展的关键瓶颈。对此，香港城市大学（港城大）机械工程学系牵头组建的跨国科研团队，成功开发出一项具有里程碑意义的创新技术——“液滴拖把”，仅需微量用水即可高效清除光伏板表面积聚的沙粒与污垢，在显著提升清洁效能的同时大幅降低耗水量，为破解太阳能运维中的水资源困局提供了全新路径，也为全球清洁能源升级与水生态保护贡献了可落地的技术方案。
港城大成功研发一项突破性技术“液滴拖把”，只需极少量的水，便能有效清除太阳能板表面的沙尘及污染物，显著提升清洁效率并节约用水
该研究由港城大协理副校长（资源规划）、机械工程学系及能源及环境学院王建邦教授主导，并联合英国伦敦帝国理工学院化学工程系Omar Matar教授团队协同攻关。相关成果已发表于国际权威期刊《自然-可持续发展》（Nature Sustainability），不仅印证了港城大在绿色能源技术领域的前沿科研能力，也凸显其在全球跨学科合作网络中的核心地位。
当前，高压喷淋是光伏电站最常用的清洗方式，但其单位面积耗水量极高。统计显示，全球每年用于光伏板清洗的淡水总量逾120亿加仑。研究团队通过系统实验发现：清洁效果并不随液滴动能线性增强，反而在中等冲击能量区间达到峰值。这一颠覆性认知，成为“液滴拖把”技术诞生的核心科学依据。
“液滴拖把”通过精确调控液滴撞击光伏表面的角度、速度与形变过程，激发其铺展—回缩动力学行为，从而高效剥离附着颗粒。实测表明，该技术对微米级颗粒的清除率高达99.9%，并能稳定去除密度达水体6–10倍的重质沉降物。更重要的是，相较传统水洗工艺，其用水量减少6–10倍，有望推动全球光伏清洁年用水量整体下降超80%。
“液滴拖把”技术通过精准控制冲击，有效移除太阳能板表面上的污染物
该技术的核心机制在于：利用液滴撞击瞬间的动态铺展与收缩所产生的剪切力与毛细牵引效应，将污染物“卷吸”并带离表面。尤其适用于干旱缺水地区的大规模光伏电站，可显著缓解当地供水压力，增强光热/光伏系统的长期运行稳定性与经济性，为沙漠型光伏基地的规模化、智能化、低碳化运营提供关键技术支撑，亦为全球光伏应用场景的多元化拓展开辟新可能。
“液态拖把”的核心原理在于控制液滴与太阳能板表面的碰撞方式，利用液滴扩张及回缩时产生的物理动力，将污染物拖动并带离表面
王建邦教授指出，“液滴拖把”的设计灵感源自自然界中具备自清洁功能的超疏水结构，如蝴蝶翅膀与荷叶表面在雨滴作用下的洁净现象。“我们期望这项技术不仅能助力全球水资源节约，更能提升可再生能源系统的整体利用效率，最终释放可观的生态效益与经济效益。”他强调，该成果看似简洁，却蕴含深刻物理机制，既验证了基础理论的工程转化潜力，也为下一代智能光伏清洁装备的设计提供了重要范式。
参与本项目的港城大机械工程学系博士生卢伟健介绍，为保障技术在真实工况下的鲁棒性，团队构建了多尺度沙尘模拟平台，针对典型光伏积尘粒径范围开展数百组重复性撞击实验。“结果证实，在常规沙粒尺寸（数十至百微米）下，单次液滴撞击即可实现颗粒的有效‘掀离’与输运，使每一滴水的能量都得到最大化利用，形成兼具高效率与高稳定性的清洁闭环。”
面对全球能源结构绿色转型与淡水资源日益紧缺的双重挑战，港城大始终坚持以问题为导向开展原创性科研，致力于将实验室成果转化为应对人类共同挑战的实际力量。此次“液滴拖把”技术的问世，正是学校聚焦产业痛点、深耕可持续科技的战略缩影，充分展现了其在绿色创新领域的深厚积淀与责任担当，也为加快构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系注入了新动能。
