Un nouveau matériau composite maintient passivement les panneaux solaires au frais, augmentant la puissance de sortie de 12,9 % et prolongeant leur durée de vie de plus de 200 %.
Une équipe internationale de chercheurs dirigée par l’Université des sciences et technologies du roi Abdallah (KAUST) en Arabie saoudite a développé un nouveau matériau composite à base d’acrylate qui améliore les performances des cellules solaires.
Appliqué aux cellules solaires fonctionnant en Arabie Saoudite pendant plusieurs semaines, le matériau a considérablement augmenté la puissance de sortie et la durée de vie tout en réduisant la quantité d’électricité utilisée par les cellules. Les résultats ont été publiés dans la revue Materials Science and Engineering: R.
1-La nécessité d’un refroidissement passif
L’énergie solaire est un objectif clé des économies vertes du monde entier, les cellules solaires représentant plus des trois quarts de toutes les installations d’énergie renouvelable. Cependant, fournir une énergie solaire fiable et durable présente des défis importants.
Les panneaux solaires commerciaux ne convertissent qu’environ 20 % de la lumière du soleil en électricité, tandis que le reste est soit absorbé sous forme de chaleur, soit réfléchi. Cette chaleur diminue les performances et raccourcit la durée de vie des panneaux, ce qui conduit à un remplacement plus précoce. Le refroidissement est donc essentiel, mais les systèmes traditionnels comme les ventilateurs et les pompes nécessitent de l’électricité. Le refroidissement passif offre une alternative qui ne consomme pas d’énergie.
“Nous sommes spécialisés dans les matériaux permettant le refroidissement passif. Ces matériaux sont minces et peuvent être placés sur différents systèmes qui nécessitent un refroidissement pour fonctionner, comme les serres et les cellules solaires, sans affecter les performances”, a déclaré le professeur Qiaoqiang Gan du KAUST, qui a dirigé l’étude.
Dans la nouvelle étude, menée par le Centre d’excellence KAUST pour les technologies d’énergie renouvelable et de stockage, Gan et ses collègues ont développé un composite hygroscopique fabriqué à partir de chlorure de lithium et de polyacrylate de sodium. Ce matériau absorbe l’humidité de l’air la nuit et la libère pendant la journée. Le polyacrylate est un polymère peu coûteux et le processus de fabrication ne nécessite pas de produits chimiques nocifs ni de réactifs spécialisés, contrairement à d’autres matériaux hygroscopiques utilisés pour le refroidissement. Cela rend le composite plus rentable.
2-Les essais sur le terrain dans des conditions désertiques
Alors qu’elles fonctionnaient pendant des semaines dans le désert saoudien, les cellules solaires auxquelles adhérait ce matériau étaient 9,4 °C plus froides que celles sans le nouveau matériau. Ils ont également montré une puissance de sortie accrue de plus de 12 % et une durée de vie accrue de plus de 200 % tout en réduisant leur coût de production d’électricité de près de 20 %.
Outre l’Arabie saoudite, des expériences ont été réalisées dans certaines des régions les plus fraîches du continent américain sous l’effet des précipitations pour prouver que la technologie de refroidissement passif fonctionne dans n’importe quel environnement.
Gan a testé le matériau composite sur des cellules solaires fourni par le professeur Stefaan De Wolf de KAUST, dont l’équipe de recherche a régulièrement atteint des records du monde en matière de performances des cellules solaires grâce à leurs conceptions personnalisées.
“Ce travail est un excellent exemple de combinaison de différentes expertises chez KAUST. Nous avons testé la nouvelle technologie de refroidissement sur des cellules solaires les plus performantes dans plusieurs environnements et avons constaté d’excellents résultats dans tous les cas”, a déclaré De Wolf.
