(PhysOrg.com) -- Les matériaux nanotechnologiques haute performance disposés sur une plate-forme à écran plat ont démontré une efficacité sept à huit fois supérieure à celle des précédents générateurs thermoélectriques solaires, ouvrir la conversion d'énergie électrique solaire-thermique à un large éventail d'usages résidentiels et industriels, une équipe de chercheurs du Boston College et du MIT rapporte dans la revue Matériaux naturels .

Deux technologies ont dominé les efforts visant à exploiter la puissance de l'énergie solaire. Le photovoltaïque convertit la lumière du soleil en courant électrique, tandis que la production d'énergie solaire thermique utilise la lumière du soleil pour chauffer l'eau et produire de l'énergie thermique. Les cellules photovoltaïques ont été largement déployées sous forme de panneaux plats, tandis que la production d'énergie solaire thermique utilise des surfaces absorbant la lumière du soleil réalisables dans des environnements résidentiels et industriels à grande échelle.

En raison des propriétés matérielles limitées, les dispositifs solaires thermiques n'ont jusqu'à présent pas réussi à générer suffisamment d'énergie électrique de manière économique. L'équipe a introduit deux innovations :une meilleure surface absorbant la lumière grâce à des matériaux thermoélectriques nanostructurés améliorés, qui a ensuite été placé dans un piège à énergie, panneau plat scellé sous vide. Combiné, les deux mesures ont ajouté une capacité de production d'électricité accrue à la technologie de l'énergie solaire-thermique, a déclaré le professeur de physique du Boston College, Zhifeng Ren, un co-auteur de l'article.

"Nous avons développé un écran plat qui est un hybride capable de produire de l'eau chaude et de l'électricité dans le même système, " a déclaré Ren. " La capacité de produire de l'électricité en améliorant la technologie existante à un coût minimal rend ce type de production d'électricité autonome du point de vue des coûts. "

En utilisant les méthodes d'ingénierie des nanotechnologies, l'équipe a combiné des matériaux thermoélectriques haute performance et des absorbeurs solaires spectralement sélectifs dans une chambre scellée sous vide pour augmenter l'efficacité de conversion, selon les co-auteurs, qui incluent le professeur Soderberg du MIT en ingénierie électrique Gang Chen, Étudiants diplômés du Boston College et du MIT et chercheurs de GMZ Energy, une société de recherche sur l'énergie propre du Massachusetts co-fondée par Ren et Chen.

Les résultats ouvrent une nouvelle approche prometteuse qui a le potentiel de réaliser une conversion rentable de l'énergie solaire en électricité, une avancée qui devrait impacter les marchés résidentiels et industriels des énergies propres en pleine expansion, selon Ren.

« Les technologies solaires thermiques existantes font du bon travail pour produire de l'eau chaude. Pour le nouveau produit, cela produira à la fois de l'eau chaude et de l'électricité, " a déclaré Ren. " En raison de la nouvelle capacité de générer de l'électricité précieuse, le système promet de donner aux utilisateurs un retour sur investissement plus rapide. Cette nouvelle technologie peut réduire d'un tiers le délai d'amortissement."