伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的科学家开发了一种多功能涂层材料，通过使用“脉冲焦耳加热”去除光伏模块上的雪、霜和冰，这是电流通过电导体产生热的物理效应活力。

PV 模块在施加电脉冲后立即从表面滑落。

与单独的焦耳加热相比，焦耳加热对于所提出的技术的可行性来说过于依赖能量，脉冲焦耳加热大大降低了能源消耗和除雪、除霜和除冰所需的时间。

研究员 Siavash Khodakarami表示，在使用太阳模拟器来模拟阳光的实验室规模的原型上测试了该系统，并将太阳能电池连接到低温冷却器和加湿器以模拟外部结冰/下雪条件。虽然没有评估这项技术的成本，但已经研究了使用这种方法的好处，而不是仅仅让太阳能电池上的雪随着时间的推移而自行融化。

科学家们通过一种他们描述为简单且超可扩展的方法在模块玻璃上应用了超疏水 (SHP) 涂层。他们最初在盖玻片上沉积了纳米级厚的铝 (Al) 层，然后浸入热去离子水中以形成氢氧化铝 (Al2O(OH)) 纳米结构。

他们解释说，纳米结构的密度和孔隙率可以通过改变制造过程中的浸泡时间和温度来改变。我们选择使用的条件是为了实现更高的超疏水性和最小化液滴-表面粘附。

脉冲界面除雪除霜性能

水热处理后薄膜变成光学透明的。并且由于表面粗糙度保持在 30 nm 以下，因此不会引起可见光散射。

研究人员说，同一涂层中的光学透明性和超疏水性相结合，可实现多功能性，以实现脉冲焦耳加热，用于光伏面板上的除雪和除霜。对于光伏面板的除雪，盖板玻璃需要具备高效的脉冲表面加热、超疏水性和光学透明性。

氧化铟锡 (ITO) 被用作焦耳加热层，因为它具有超过 85% 的显着光学透射率以及某些电学特性。具有超疏水表面的薄膜加热器作用于基材和雪/霜/冰的界面，据说通过将热量限制在非常薄的区域来实现界面除霜。

通过一系列测试，学者们发现脉冲焦耳加热分为界面除雪/除霜、部分融化和再冻结三种不同的状态，具体取决于能量输入、脉冲宽度和表面倾角。声称他们的新技术可以以比传统方法快三倍的速度去除冰雪。

我们的方法只需要一个电流脉冲来加热表面，以完全去除积雪、霜或冰。他们说。

科学家们在“通过超高效电热除雪、除霜和除冰在恶劣气候下启用可再生能源技术”中介绍了该技术，该技术最近发表在Advanced Functional Materials上。