Un nouveau matériau pour le refroidissement radiatif des panneaux solaires

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Des scientifiques espagnols affirment avoir créé un nouveau matériau bidimensionnel capable de réduire la chaleur dans les appareils électroniques soumis à un échauffement important pendant leur fonctionnement, tels que le sont les modules solaires.

L’article A Self-Assembled 2D Thermofunctional Material for Radiative Cooling, publié dans le magazine Small, décrit le matériau comme une solution économique constituée d’une couche unique de microsphères de silice autoassemblées sur un verre sodocalcique. Le matériau, mis au point par des chercheurs de l’Institut catalan de Nanoscience et de Nanotechnologie et par l’Institut de la Science des Matériaux de Madrid, réduirait considérablement la chaleur en refroidissant la surface sur laquelle il est placé. D’après les scientifiques, le refroidissement a lieu sans consommation d’énergie ni émission de gaz.

Les chercheurs affirment que leur émetteur thermique translucide leur a permis de réduire la température diurne d’une plaquette de silicium d’environ 14 degrés Celsius. De plus, la réduction peut atteindre 19 degrés Celsius si la structure du matériau est recouverte d’une couche d’argent. Selon les scientifiques, l’émissivité de la structure colloïdale à une seule couche et le pouvoir de refroidissement radiatif du matériau peuvent également être augmentés à l’aide d’un substrat massif de f-SiO2 (dioxyde de silicium).

Sans le nouveau matériau, ce refroidissement atteindrait 5 degrés Celsius, selon les scientifiques qui l’ont développé. « La puissance de refroidissement de ce réfrigérateur radiatif simple en plein soleil est de 350 W/m2 lorsqu’elle est appliquée sur des surfaces chaudes avec des températures relatives de 50 K supérieures à la température ambiante », indique l’article.

Comment fonctionne le refroidissement radiatif ?

Le refroidissement radiatif est le principe selon lequel tous les objets sur Terre ont tendance à émettre une partie de la chaleur qu’ils reçoivent du rayonnement infrarouge du soleil. L’atmosphère repousse cette chaleur vers la Terre, à l’exception des longueurs d’ondes infrarouges qui peuvent s’échapper de l’atmosphère. Les scientifiques déclarent avoir créé un matériau émettant des longueurs d’ondes infrarouges.

« Les grains de sable des déserts font partie des principaux facteurs de ce phénomène qui maintient la température moyenne de notre planète stable si l’on ne tient pas compte des activités humaines », a déclaré l’équipe espagnole.

Les recherches sur le refroidissement radiatif des cellules solaires sont de plus en plus nombreuses ces dernières années. Une étude récente sur le sujet a indiqué qu’il était impératif d’étudier l’effet d’un refroidissement radiatif amélioré sur les cellules solaires utilisées dans l’énergie photovoltaïque commerciale. Cependant, les auteurs ont déclaré que de telles études avaient produit peu de résultats à ce jour. « Les résultats de la simulation ont révélé que la température de la cellule solaire ne pourrait être réduite que de 1,75 K au mieux », ont-ils affirmé.