Revêtement anti-salissure à base de fils de titane pour améliorer le rendement des modules solaires
Un groupe de scientifiques du Chiang Mai University en Thaïlande, a utilisé des films de titane étincelants pour développer un revêtement antireflet, super hydrophile et photocatalytique pour les modules solaires commerciaux.
Le revêtement possède des propriétés photocatalytiques qui décomposent les composés organiques adsorbés sur la surface du module solaire, les préparant ainsi à être facilement éliminés par l'eau de pluie. Les films ont été préparés par procédé d'étincelle et ont donné une morphologie pelucheuse en raison de l'empilement irrégulier de nanoparticules primaires, facteur clé garantissant les propriétés superhydrophiles du revêtement.
Les chercheurs ont utilisé des fils de titane d'une taille de 0,25 mm et d'une pureté de 99,5 % fournis par le fournisseur britannique de métaux de haute pureté Advent Research Materials Ltd.
"Pour former des pointes étincelantes, les fils ont été coupés et alignés avec un espace de 1 mm entre l'anode et la cathode", ont-ils expliqué. "Les fils de titane ont été déclenchés par une haute tension continue d'environ 3 kV déchargée par un condensateur de 24 nF."
Selon eux, la conception du système d'étincelles permet le dépôt rapide de films de nanoparticules sur des substrats fixes de grande surface tels que ceux des modules photovoltaïques. "Pendant l'étincelle, les électrons et les ions produits à partir des molécules d'air neutre migrent respectivement vers l'anode et la cathode", ont-ils expliqué. « Le bombardement d’électrons et d’ions de haute énergie fait fondre les pointes métalliques. Par conséquent, les nanogouttelettes sont nucléées, se déplacent vers le substrat et s’oxydent dans l’air atmosphérique.
Diagramme schématique du mécanisme de revêtement de films nanoparticulaires préparés par le processus d'étincelle.
Image : Université de Chiang Mai, rapports scientifiques, Creative Commons License CC BY 4.0, https://bit.ly/3HgkG09
Les scientifiques ont mesuré la morphologie de la surface et l'épaisseur du film par microscopie électronique à balayage, les angles de contact avec l'eau (WCA) grâce à un tensiomètre sur mesure et sa transmission optique via un spectrophotomètre UV-Vis. "En raison de la limitation de l'épaisseur et de la transparence du verre de couverture PV, les expériences ont été réalisées à la fois sur les substrats de verre de couverture et de verre coulissant", ont-ils précisé.
Le revêtement a été testé sur quatre panneaux solaires orientés sud avec un angle d'inclinaison de 19°. Les panneaux ont une puissance de 5 W et ont été fournis par Sun Solar Ecotech. Leurs performances ont été comparées à celles de quatre autres panneaux du même type fournis par le même fabricant. La topographie de la surface des verres non revêtus et revêtus a été examinée par microscopie à force atomique (AFM). Les angles de contact statiques d'une gouttelette d'eau sur le verre de protection PV non revêtu et revêtu ont été évalués pour déterminer leur hydrophilie.
Les données collectées lors de l'expérience extérieure ont montré que les modules solaires revêtus ont atteint un rendement énergétique plus élevé de 6,62 % pendant toute la période d'étude, qui s'étend de décembre 2018 à mars 2019. « L'expérience extérieure à long terme a démontré que la différence de puissance par jour (ΔP) a considérablement augmenté en raison de la réduction de l’accumulation de poussière sur la surface du panneau », a conclu le scientifique. « ΔP a atteint la valeur la plus élevée de 14,22 % en lumière diffusée (jour nuageux), ce qui peut être attribué aux propriétés antireflet du revêtement. »
Tous les détails sur la technologie de revêtement sont à retrouver dans l'étude
“Antireflective, photocatalytic, and superhydrophilic coating prepared by facile sparking process for photovoltaic panels,” publié dans des rapports scientifiques.
Story Source:
Original written by Emiliano Bellino for PV Magazine. Emiliano fait des reportages sur l'énergie solaire et renouvelable depuis 2009 et est responsable de la couverture quotidienne de l'actualité sur pv-magazine.com avec un accent particulier sur le marché européen.Emiliano couvre également les nouvelles technologies, la R&D, les installations et les rapports financiers des entreprises.