Une équipe chinoise développe un film conducteur transparent bicouche : taux d'élimination électrostatique de la poussière de 96,36 % pour les panneaux photovoltaïques

fr.wedoany.com Rapport : Une équipe de recherche chinoise a développé un film conducteur transparent bicouche destiné au dépoussiérage électrostatique sans contact des panneaux solaires, à base de nanotubes de carbone à paroi simple (single-walled carbon nanotubes, SWCNTs) et de fluorure de magnésium (MgF2). Lors des tests, l'échantillon revêtu de MgF2 a atteint un taux d'élimination électrostatique de la poussière de 96,36 %, contre environ 84,08 % pour le film témoin en SWCNT non revêtu de MgF2 ; la transmittance maximale a atteint 91,4 %, le voile minimal 0,12 %, et le rendement normalisé après nettoyage 91,97 %.

Les SWCNT sont à la fois conducteurs et transparents, mais leur surface relativement rugueuse adsorbe facilement la poussière ; la couche de MgF2 sert à aplanir la surface et à favoriser l'élimination de la poussière. L'étude a examiné l'influence de l'épaisseur de MgF2 sur les propriétés optiques, électriques, de surface et d'élimination électrostatique de la poussière du film.

La préparation a été réalisée sur un substrat de verre de 50 mm × 50 mm × 0,7 mm : les SWCNT ont d'abord été dispersés dans l'eau avec un dispersant et un agent filmogène, puis appliqués à la barre de enduction pour former un réseau conducteur, avant recuit et rinçage ; ensuite, du MgF2 a été déposé par évaporation sous faisceau d'électrons sur des épaisseurs de 40 nm, 80 nm, 120 nm et 160 nm. Un film de SWCNT non revêtu de MgF2 a servi de témoin.

Après caractérisation, le verre revêtu a été placé au-dessus d'une cellule photovoltaïque et testé avec du sable naturel prélevé dans les déserts de Kubuqi, du Tengger et du Taklamakan. Une alimentation en courant continu externe et une plaque métallique située à 1 cm du revêtement mis à la terre généraient un champ électrique, permettant de mesurer le taux d'élimination du sable et la puissance de sortie de la cellule après nettoyage.

Les résultats montrent que les couches de MgF2 de 80 nm à 120 nm offrent un bon équilibre entre les performances optiques, de surface et de nettoyage électrostatique. Un dépôt modéré préserve le réseau continu de SWCNT, la rugosité quadratique moyenne passant de 5,316 nm à 3,747 nm ; l'angle de contact avec l'eau atteint 111°, l'énergie de surface totale diminue à 19,68 mN/m, et le taux d'auto-nettoyage passe de 65,01 % à 78,68 %, ce qui indique que le MgF2 peut réduire l'adhérence de la poussière et favoriser son élimination par rinçage à l'eau.

Le dépôt de MgF2 améliore les performances optiques, mais plus la couche est épaisse, plus la perte de conductivité est importante. Les chercheurs estiment que le revêtement de 80 nm offre le meilleur compromis entre performances optoélectroniques et dépoussiérage ; si la priorité est donnée à la transmittance et à la récupération de la puissance photovoltaïque, le revêtement de 120 nm est préférable.

L'article « Thickness-engineered SWCNT/MgF2 bilayer transparent conductive films for coupled antireflection and electrostatic dust removal on photovoltaic panels » a été publié dans Materials & Design. Les institutions participantes comprennent l'Université de l'énergie électrique de Chine du Nord (North China Electric Power University), l'Institut de recherche sur l'énergie électrique du Sichuan du réseau d'État (State Grid Sichuan Electric Power Research Institute), Yingli Energy Development et l'Université de Hebei (Hebei University).