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Des nanoparticules s’auto-assemblent pour collecter l’énergie solaire
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La technologie solaire thermique est une méthode prometteuse de collecte d’énergie respectueuse de l’environnement qui pourrait contribuer à résoudre la crise énergétique liée aux combustibles fossiles. Cette 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 collecteurs d’énergie solaire existants, qui reposent sur la micro- ou la nano-ingénierie, ne sont pas suffisamment évolutifs et flexibles. Il faudra donc trouver une nouvelle stratégie pour capturer la lumière solaire de manière performante tout en simplifiant la fabrication et en réduisant les coûts.
Des chercheurs de l’Université de Harbin, de l’Université de Zhejiang, de l’Institut d’optique de Changchun et de l’Université nationale de Singapour ont conçu un capteur solaire doté de capacités de conversion énergétique améliorées. Le dispositif utilise un motif quasi-périodique à l’échelle nanométrique – ce qui signifie que la majeure partie de celui-ci est un motif alternatif 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 relatives à la périodicité de la structure augmente considérablement l’évolutivité du dispositif.
Le processus de fabrication fait appel à 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 captée par le dispositif peut être transformée en électricité grâce à des 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 de Zhejiang. « Un bon capteur solaire-thermique doit pouvoir absorber l’onde et devenir chaud, convertissant ainsi l’énergie solaire en énergie thermique. Ce processus nécessite une absorption 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 aucun rayonnement) ».
Pour atteindre ces objectifs, un moissonneur est généralement un système doté d’une structure nanophotonique périodique. Mais la flexibilité et l’évolutivité de ces modules peuvent être limitées en raison de la rigidité du motif 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.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
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