太阳能光伏发电是未来低碳发展和能源转型的关键技术之一,对于实现“碳中和”具有重要意义,因此我国在西北、沙漠等日照时间长的地区大力发展光伏发电。然而,由于气候原因,我国西北地区（光照强、沙尘大、雨水少）的光伏组件普遍存在沙尘堆积附着情况,这严重影响光伏组件的使用寿命和发电效率,如腐蚀效应、热斑效应和遮挡效应等。常见的表面清洁方法如机械法、静电除尘法等需要较高的操作费用,而基于抗污涂层（如超疏水涂层、超亲水涂层）的表面自清洁技术具有操作简单、成本低、免维护等优点,成为近年来研究的热点。本文基于超疏水改性,对表面进行冷凝除尘,实现光伏板自清洁。由于沙漠地区昼夜温差大,光伏组件表面往往会发生结露,进而发生“胶结、结块和毛细老化”导致灰尘牢固地粘附在表面,这极大地加大了清洁成本。研究表明在冷凝过程中,如果露水能够自发离开表面,就可以清除表面灰尘。因此,本文首先对材料表面进行改性,然后开展表面冷凝除尘实验研究,着重分析了表面润湿性、灰尘特性等对表面冷凝除尘的影响,具体研究内容如下:首先,研究了表面结露对覆灰表面污染的影响。制备了四种表面和两种灰尘颗粒,并进行冷凝实验。研究表明:在露水出现情况下,表面和颗粒的润湿性会显著影响灰尘的动态行为。经过一次冷凝干燥后,在超亲水表面（superhydrophilic surface,SHLS）和亲水表面（hydrophilic surface,HLS）上,原本松散分布的灰尘呈现为扁平状;而在超疏水表面（superhydrophobic surface,SHBS）和疏水表面（hydrophobic surface,HBS）上,亲水性灰尘形成致密的球状,疏水性灰尘则形成不规则的松散状。灰尘的分布与表面的透光率息息相关。对于亲水型表面和亲水性灰尘的组合,表面越亲水,透光率下降越明显,而对于亲水型表面和疏水性灰尘组合,露水的出现对透光率的影响不大;对于疏水型表面,冷凝后表面的透光率都会得到提高,并且与灰尘的润湿性无关。此外,灰尘在冷凝过程中的动态行为主要受毛细力和界面力支配,其中,界面力的方向和大小取决于表面和颗粒的润湿性。其次,研究了SHBS上冷凝除尘过程及其机理。根据冷凝过程中表面灰尘颗粒的动态行为,将冷凝除尘分成四个阶段:灰尘团聚、滑动除尘、滚动除尘和深度除尘,并对各阶段进行受力分析。此外,采用统计法分析表面覆盖率的变化。研究表明:颗粒的粒径对除尘行为有较大影响,小颗粒更容易脱离表面;空气的相对湿度越大,除尘过程越早完成;表面灰尘覆盖率对除尘效果影响不大;多次冷凝除尘后SHBS的润湿性几乎不变,说明表面具有一定的耐久性。最后,研究了表面润湿性对冷凝除尘的影响。研究表明:在本论文实验条件下,SHLS、HLS和HBS均无法实现冷凝除尘,而SHBS和超滑表面（slippery liquid infused porous surface,SLIPS）上冷凝液滴以滚动方式除去表面76%以上的灰尘;SHBS上滚动液滴较小且速度快,除尘更早发生,而SLIPS上滚动液滴较大且速度慢,但与表面接触面积大,清扫范围广;冷凝除尘主要依靠灰尘颗粒与凝结水之间的界面力;液滴发生运动的临界直径越小越有利于除尘。