Feuille photovoltaïque à haut rendement pour multi-production
Une feuille photovoltaïque qui refroidit passivement
(Rinnovabili.it) – Né de l’étude de nouvelles approches pour gestion thermique des cellules solaires un innovant feuille photovoltaïque hybride à haut rendement. Derrière le travail se trouve un groupe d’ingénieurs chimistes de l’Imperial College de Londres qui su Nature Communications (texte anglais) expliquer la conception et les fonctions de leur nouveau concept solaire.
L’idée derrière l’étude était de trouver un moyen de résoudre l’un des problèmes les plus courants de photovoltaïque. La technologie actuelle permet de convertir environ 25 % de l’énergie solaire incidente en électricité. Le reste se dissipe au fur et à mesure chaleur perdue dans les mêmes cellules, provoquant un augmentation de leur température de fonctionnement. Au-dessus de 65°C, le rendement électrique en souffre considérablement.
Pour résoudre le problème, le Dr Gan Huang et collègues Jingyuan Xu Et Christos N. Markides ont eu recours au biomimétisme. L’inspiration est venue des feuilles des plantes et de leurs structures internes à la base du processus de transpiration. En effet, à l’intérieur des plantes, l’humidité suit un chemin précis : elle est transportée des racines jusqu’aux stomates – les petits pores situés à la face inférieure des feuilles – où elle se transforme en vapeur avant de retourner dans l’atmosphère.
Des matériaux écologiques et peu coûteux
La feuille photovoltaïque de l’Imperial College imite ce processus grâce à un structure de transpiration biomimétique. Dans le concept créé par le groupe, fibres de bambou ils imitent les faisceaux de nervures des feuilles tandis que cellules d’hydrogel empilés simulent des cellules végétales. Cette structure permet à l’eau de s’écouler passivement d’un réservoir séparé vers la feuille solaire, collectant et éliminant l’excès de chaleur cellulaire lors de son passage.
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Les ingénieurs ont démontré expérimentalement que le mécanisme de transpiration de la feuille FV il peut éliminer 75 % (590 W/m2) de la chaleur, diminuant considérablement la température de fonctionnement de la cellule sous une irradiation de 1000 W/m2. Il en résulte donc une augmentation du rendement électrique de 13,6 %. « Aussi – écrivent les scientifiques – la feuille photovoltaïque est capable d’utiliser de manière synergique la chaleur récupérée pour cogénérer simultanément de l’énergie thermique supplémentaire et de l’eau douce au sein du même composant, augmentant considérablement l’efficacité globale d’utilisation de l’énergie solaire de 13,2 % à plus de 74,5 %, ainsi que plus de 1,1 L/h / m2 d’eau propre ».
