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Un film protecteur pour réduire la température des modules solaires de 3,5°C

Une équipe de recherche internationale a testé un film holographique basé sur des concentrateurs prismatiques qui a été présenté par des scientifiques russes l’année dernière et qui est censé réduire de manière significative la température de fonctionnement des modules solaires, y compris celle des dispositifs thermophotovoltaïques.

Des scientifiques de l’Université d’État de l’Oural du Sud (SUSU), en Russie, ont annoncé, en mars, qu’ils avaient breveté une nouvelle technologie pour empêcher les modules photovoltaïques de surchauffer. La technique proposée consiste en un film holographique basé sur des concentrateurs prismatiques appelés “prismacons”, qui sont constitués d’un matériau transparent contenant des lentilles holographiques de très petites dimensions. À l’époque, on prétendait pouvoir réduire considérablement la température de fonctionnement des panneaux solaires, y compris les dispositifs thermophotovoltaïques, et améliorer l’efficacité des modules photovoltaïques même par temps nuageux.

Quelques mois plus tard, les mêmes scientifiques, soutenus par d’autres chercheurs de l’Université Malaysia Pahang (UMP) et de la Manipal Academy of Higher Education, en Inde, ont développé un modèle thermique pour évaluer les performances du nouveau film thermoprotecteur et ont décidé de dévoiler plus de détails techniques sur le film.

Le groupe de recherche a expliqué que le film holographique, qui peut être simplement laminé sur la surface du panneau, fonctionne en réfléchissant les rayons infrarouges de sa couche supérieure métallisée, ce qui empêche le module de surchauffer. Son cœur est constitué d’une couche composée de minuscules mini-pyramides/concentrateurs spectraux capables d’absorber la lumière du soleil et de la réfracter avant de la diriger sur la cellule solaire par réflexion interne, quel que soit l’angle d’incidence.

La technique a été testée dans des conditions d’éclairage standard sur un panneau monocristallin de 100 W monté avec un angle d’inclinaison de 45 degrés et situé à Qurghonteppa, au Tadjikistan. Les performances d’un panneau de référence présentant les mêmes caractéristiques, mais sans film holographique, ont également été testées à des fins de comparaison.

La température de fonctionnement du module avec le film s’est révélée comprise entre 32 et 65 degrés Celsius, et celle du panneau sans film entre 35 et 75 degrés Celsius. “La réduction de la température de la surface du silicium est de 3,54 degrés Celsius, selon les données analysées dans ce travail”, ont déclaré les scientifiques. « Selon les résultats de la simulation, même une petite différence de température améliore considérablement les performances de production d’énergie électrique dans les systèmes solaires de plus grande taille dans des conditions climatiques chaudes et tièdes ».

Ils ont expliqué, une fois de plus, que la pulvérisation de métaux de terres rares sur la face supérieure du film holographique est ce qui le rend capable de réfléchir et d’absorber le rayonnement infrarouge du spectre solaire, mais ils n’ont toujours pas précisé quel type de métaux de terres rares ont été utilisés.

Le film holographique a été décrit dans l’article “Thermal model of a photovoltaic module with heat-protective film“, publié dans Case Studies in Thermal Engineering. A l’avenir, l’équipe de recherche a indiqué qu’elle souhaitait évaluer les coûts de la nouvelle technique et améliorer le modèle thermique afin qu’il puisse prédire plus précisément la température et la puissance de sortie des modules photovoltaïques avec filtres dans d’autres climats.

Les films holographiques sont des films plastiques souples et très fins qui peuvent être laminés sur différents types de matériaux. Ils peuvent diffracter les fréquences utilisables de la lumière solaire et diriger l’énergie générée vers les cellules solaires. Leur application dans la recherche sur le photovoltaïque n’est pas nouvelle puisque plusieurs types de films et de motifs holographiques ont déjà été testés dans des dispositifs PV et CPV. Cependant, la technologie n’a pas encore été développée pour une production commerciale.

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