Les nanoparticules s'auto-assemblent pour récolter l'énergie solaire
par Staff Writers
Washington DC (SPX) 24 févr. 2023
La technologie solaire thermique est une méthode prometteuse de récupération d'énergie respectueuse de l'environnement qui pourrait jouer un rôle dans la résolution de la crise de l'énergie fossile.
La technologie transforme la lumière du soleil en énergie thermique, mais il est difficile de supprimer la dissipation d'énergie tout en maintenant une absorption élevée. Les récupérateurs d'énergie solaire existants qui reposent sur la micro- ou la nano-ingénierie n'ont pas une évolutivité et une flexibilité suffisantes et nécessiteront une nouvelle stratégie de capture de la lumière solaire à haute performance tout en simplifiant la fabrication et en réduisant les coûts.
Dans APL Photonics, d'AIP Publishing, des chercheurs de l'Université de Harbin, de l'Université du Zhejiang, de l'Institut d'optique de Changchun et de l'Université nationale de Singapour ont conçu un collecteur solaire avec des capacités de conversion d'énergie améliorées.
L'appareil utilise un motif quasi-périodique à l'échelle nanométrique, ce qui signifie que la majeure partie est un motif alterné et cohérent, tandis que la partie restante contient des défauts aléatoires (contrairement à une structure nanofabriquée) qui n'affectent pas ses performances. En fait, l'assouplissement des exigences strictes sur la périodicité de la structure augmente considérablement l'évolutivité de l'appareil.
Le processus de fabrication utilise des nanoparticules auto-assemblées, qui forment une structure matérielle organisée en fonction de leurs interactions avec les particules voisines sans aucune instruction externe.
L'énergie thermique récoltée par l'appareil peut être transformée en électricité à l'aide de matériaux thermoélectriques.
"L'énergie solaire est transférée sous forme d'onde électromagnétique dans une large gamme de fréquences", a déclaré l'auteur Ying Li de l'Université du Zhejiang. « Un bon collecteur solaire thermique doit être capable d'absorber l'onde et de devenir chaud, convertissant ainsi l'énergie solaire en énergie thermique. Le processus nécessite une absorbance élevée (100 % est parfait), et un capteur solaire doit également supprimer son rayonnement thermique pour préserver l'énergie thermique, ce qui nécessite une faible émissivité thermique (zéro signifie pas de rayonnement). »
Pour atteindre ces objectifs, un moissonneur est généralement un système avec une structure nanophotonique périodique. Mais la flexibilité et l'évolutivité de ces modules peuvent être limitées en raison de la rigidité du modèle et des coûts de fabrication élevés.
"Contrairement aux stratégies précédentes, notre structure nanophotonique quasi-périodique est auto-assemblée par des nanoparticules d'oxyde de fer (Fe3O4), plutôt que par une nanofabrication lourde et coûteuse", a déclaré Li.
Leur structure nanophotonique quasipériodique atteint une absorbance élevée (supérieure à 94%), une émissivité thermique supprimée (inférieure à 0.2) et sous un éclairage solaire naturel, l'absorbeur présente une élévation de température rapide et significative (supérieure à 80 degrés Celsius).
Sur la base de l'absorbeur, l'équipe a construit un collecteur thermoélectrique solaire planaire flexible, qui a atteint une tension de maintien significative de plus de 20 millivolts par centimètre carré. Ils s'attendent à ce qu'il alimente 20 diodes électroluminescentes par mètre carré d'irradiation solaire. Cette stratégie peut servir des applications à faible densité de puissance pour une ingénierie plus flexible et évolutive de la récupération de l'énergie solaire.
"Nous espérons que notre structure nanophotonique quasi-périodique inspirera d'autres travaux", a déclaré Li. « Cette structure hautement polyvalente et notre recherche fondamentale peuvent être utilisées pour explorer la limite supérieure de la récupération de l'énergie solaire, comme les générateurs thermoélectriques solaires flexibles et évolutifs, qui peuvent servir de composant de récupération solaire auxiliaire pour augmenter l'efficacité totale des architectures photovoltaïques.
Rapport de recherche:"Absorbeur sélectif évolutif avec nanostructure quasi-périodique pour la récupération d'énergie solaire à faible teneur"
Liens
American Institute of Physics
Tout sur l'énergie solaire sur SolarDaily.com
- Contenu propulsé par le référencement et distribution de relations publiques. Soyez amplifié aujourd'hui.
- Platoblockchain. Intelligence métaverse Web3. Connaissance Amplifiée. Accéder ici.
- La source: https://www.solardaily.com/reports/Nanoparticles_self_assemble_to_harvest_solar_energy_999.html
