La silice poreuse atteint 91,0 % de transmission solaire

Sur une paillasse de laboratoire, une fine couche de dioxyde de silicium poreux doit remplir deux fonctions sur le verre avant d’un panneau solaire : laisser passer davantage de lumière et évacuer plus de chaleur. Des chercheurs de l’Institut de technologie de Karlsruhe, en Allemagne, et de l’Université de Namibie indiquent que leur meilleur revêtement bicouche a atteint une transmission solaire de 91,0 % et une émissivité de 90 % dans le moyen infrarouge, contre 89,8 % et 87 % pour du verre nu.

Le mécanisme repose sur la structure poreuse du matériau. Le revêtement réduit la réflexion optique à la surface du verre tout en augmentant sa capacité à émettre un rayonnement thermique dans le moyen infrarouge, s’attaquant ainsi à deux sources de pertes identifiées par l’auteur correspondant, Gan Huang. L’équipe a fabriqué la couche au moyen d’un procédé sol-gel utilisant des précurseurs de silice et un agent générateur de pores, puis a fritté les échantillons à 450 °C pendant une heure.

L’épaisseur constitue le compromis à trouver. Une seule couche a produit une transmission solaire de 90,9 % à 91,0 %, tandis que des revêtements plus épais ont porté l’émissivité jusqu’à 96 % — soit environ 10 % de plus que le verre nu — mais ont réduit la transmission solaire à travers la diffusion. Le meilleur compromis global a été obtenu avec deux couches contenant 0,40 g de Pluronic F127.

Et concrètement ? Les chercheurs ont observé un gain de transmission d’environ 1,2 point de pourcentage. En supposant que le photocourant évolue approximativement de façon linéaire avec la lumière solaire transmise, ils estiment qu’un module photovoltaïque affichant un rendement de 20 % pourrait atteindre environ 20,25 % grâce à ce seul gain optique. Il s’agit d’une estimation en laboratoire, et non d’un résultat démontré à l’échelle d’un module.

Le prochain essai sortira du cadre de l’échantillon de verre : l’équipe prévoit d’intégrer le revêtement à des modules photovoltaïques complets et de mesurer leur production électrique ainsi que leur température de fonctionnement en extérieur. Elle souhaite également mettre au point des méthodes d’application sur de grandes surfaces, adaptées au verre de protection industriel, et mener des études sur la durabilité à long terme et la résistance à l’encrassement.