Les cellules solaires ont un point faible : plus le soleil tape, plus elles chauffent, et une cellule chaude produit moins d’électricité. Le projet européen NANOSPLIT a trouvé une parade – des nanofluides d’oxyde de zinc et de nanoparticules d’or qui filtrent le spectre solaire. Une partie de la lumière devient de l’électricité, le reste de la chaleur utilisable – et à la fin, vous pouvez vérifier comment vous utilisez vous-même l’énergie.
Le projet NANOSPLIT, financé par l’Union européenne depuis 2021, vise à améliorer l’efficacité des systèmes photovoltaïques-thermiques (PV-T) à concentration. Ces systèmes hybrides produisent simultanément de l’électricité et de la chaleur utilisable.
L’idée est de tirer davantage de chaque rayon de soleil : au lieu de perdre la chaleur, on la récupère.
Les technologies PV-T conventionnelles ont un point faible : lorsque les températures augmentent, elles perdent en rendement électrique.
NANOSPLIT a contourné ce problème grâce à des séparateurs spectraux innovants à base de nanofluides. Plutôt que de refroidir les cellules après coup, le système choisit dès le départ quelle partie de la lumière va vers quel composant.
La solution repose sur des nanofluides hybrides composés de feuilles d’oxyde de zinc et de nanoparticules d’or. Ces matériaux filtrent le spectre solaire.
La lumière suit alors deux chemins :
Chaque partie du spectre solaire est ainsi utilisée là où elle est la plus utile.
L’Imperial College de Londres a coordonné le projet. Christos Markides, professeur en technologies d’énergie propre, résume : « NANOSPLIT a réussi à démontrer comment des solutions avancées de gestion optique et thermique peuvent être utilisées efficacement pour ouvrir la voie à la prochaine génération de technologies d’exploitation de l’énergie solaire. »
Depuis 2023, les travaux se poursuivent. Les chercheurs explorent notamment des nanofluides à base de points de carbone.
De son côté, Solar Flow, une entreprise issue de l’Imperial College, se concentre sur les applications industrielles à haute température, qui permettent de réduire les émissions de carbone.
Un seul projet a donc ouvert deux voies : de nouveaux matériaux en laboratoire et une entreprise tournée vers l’industrie.
NANOSPLIT montre comment l’optique, la chimie des matériaux et la thermodynamique se rencontrent dans un même dispositif. Pour les étudiants en physique, en science des matériaux ou en énergétique, c’est un bon exemple de recherche où plusieurs disciplines travaillent ensemble.
Les systèmes PV-T hybrides sont déjà plus performants que les installations photovoltaïques ou solaires thermiques seules, car leur rendement global est plus élevé. La séparation spectrale permet d’aller plus loin en exploitant tout le spectre solaire, tout en maintenant les cellules à basse température, ce qui prolonge leur durée de vie. Les résultats ont été présentés lors de la conférence internationale ECOS 2024, à Rhodes, en Grèce.
NANOSPLIT a trouvé un moyen de contourner le principal point faible des systèmes PV-T à concentration : la surchauffe des cellules. Ses nanofluides hybrides d’oxyde de zinc et de nanoparticules d’or séparent la lumière, envoyant le visible et le proche infrarouge vers les cellules et les ultraviolets et infrarouges vers les composants thermiques. Les recherches se poursuivent depuis 2023, notamment sur les points de carbone.
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