Une nouvelle technologie de refroidissement augmente la puissance et la longévité des panneaux solaires

Stefaan De Wolf | Qiaoqiang Gan

Un nouveau matériau composite assure le refroidissement passif des panneaux solaires, ce qui permet d’augmenter la puissance de 12,9 % et la durée de vie de plus de 200 %.

Une équipe de chercheurs internationaux en Arabie saoudite a mis au point un nouveau matériau composite à base d’acrylate qui améliore les performances des cellules solaires. L’adhésion du matériau composite aux cellules solaires déployées en Arabie saoudite pendant des semaines a considérablement augmenté la puissance et la longévité tout en réduisant l’électricité consommée par les cellules.

L’énergie solaire est un objectif stratégique majeur pour les économies vertes dans de nombreux pays, et plus des trois quarts des installations renouvelables sont des cellules solaires Mais une énergie solaire fiable et durable s’accompagne de défis majeurs. Les panneaux solaires commerciaux convertissent environ 20 % des rayons du soleil en électricité. Le reste est absorbé sous forme de chaleur ou réfléchi. De plus, la chaleur réduit les performances et la durée de vie des cellules solaires, ce qui signifie qu’elles doivent être remplacées plus tôt que prévu. Il est donc nécessaire de refroidir les cellules solaires, mais les systèmes de refroidissement tels que les ventilateurs et les pompes nécessitent de l’électricité. Le refroidissement passif, en revanche, n’en a pas besoin.

« Nous sommes spécialisés dans les matériaux qui permettent un refroidissement passif. Ces matériaux sont minces et peuvent être placés sur différents systèmes qui nécessitent un refroidissement pour fonctionner, comme les serres et les cellules solaires, sans affecter les performances« , a déclaré Qiaoqiang Gan, professeur à l’université KAUST, qui a dirigé l’étude.

Dans cette nouvelle étude, réalisée par le Centre d’excellence pour les énergies renouvelables et les technologies de stockage du KAUST, M. Gan et ses collègues ont préparé un composite hydroscopique composé de chlorure de lithium et de polyacrylate de sodium qui absorbe l’humidité de l’air pendant la nuit et la libère pendant la journée. Le polyacrylate est un polymère bon marché, et le processus de fabrication ne nécessite pas de produits chimiques hostiles ou de réactifs spécialisés, contrairement à d’autres composites hydroscopiques utilisés pour le refroidissement, ce qui réduit encore le coût.

Lors de leur fonctionnement pendant des semaines dans le désert saoudien, les cellules solaires auxquelles adhérait ce matériau étaient 9,4 oC plus froides que celles qui en étaient dépourvues. Elles ont également augmenté leur puissance de plus de 12 % et leur durée de vie de plus de 200 %, tout en réduisant leur coût de production d’électricité de près de 20 %.

Outre l’Arabie saoudite, des expériences ont été menées dans certaines des régions les plus fraîches des États-Unis continentaux, sous la pluie, afin de prouver que la technologie de refroidissement passif fonctionne dans n’importe quel environnement.

M. Gan a testé le matériau composite sur des cellules solaires fournies par Stefaan De Wolf, professeur à l’université KAUST, dont l’équipe de recherche a régulièrement établi des records mondiaux en matière de performance des cellules solaires grâce à ses conceptions personnalisées.

« Ce travail est un excellent exemple de la combinaison de différentes expertises à KAUST. Nous avons testé la nouvelle technologie de refroidissement sur les cellules solaires les plus performantes dans plusieurs environnements et avons obtenu d’excellents résultats dans tous les cas« , a conclu M. De Wolf.

Article : « Streamlined fabrication of an inexpensive hygroscopic composite for low maintenance evaporative cooling of solar panels » – DOI: 10.1016/j.mser.2025.101016

Source : KAUST