Créer une conception de récupération d'énergie solaire efficace, rentable et flexible basée sur des nanoparticules auto-assemblées

[pxn_tldr]

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 functionality 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 nanométrique quasi-périodique, 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 framework nanofabriquée) qui n’affectent pas ses performances. En fait, l’assouplissement des exigences strictes sur la périodicité de la framework augmente considérablement l’évolutivité de l’appareil.

Le processus de fabrication utilise des nanoparticules car-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 devrait être able 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 collecteur solaire devrait 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 construction 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 framework nanophotonique quasipériodique est vehicle-assemblée par des nanoparticules d’oxyde de fer (Fe3O4), plutôt que par une nanofabrication lourde et coûteuse”, a déclaré Li.

Leur framework nanophotonique quasipériodique atteint une absorbance élevée (supérieure à 94%), une émissivité thermique supprimée (inférieure à, 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 rigidity de maintien significative de as well as 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 apps à faible densité de puissance pour une ingénierie furthermore versatile et évolutive de la récupération de l’énergie solaire.

“Nous espérons que notre framework nanophotonique quasi-périodique inspirera d’autres travaux”, a déclaré Li. « Cette framework 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.