Une technologie d’absorption solaire qui change la donne
Des chercheurs de l’Université du Pays basque annoncent un matériau capable d’absorber jusqu’à 99,5 % de la lumière tout en supportant des températures d’environ 700 °C. Il s’agit d’aiguilles nanométriques de cobaltate de cuivre (CuCo2O4), une nanostructure ultranoire qui surpasse les performances des revêtements habituels. En résistant à la chaleur et à l’oxydation, ce matériau ouvre la voie à des centrales solaires plus efficaces, en particulier pour le solaire thermodynamique (CSP), où la lumière est concentrée et transformée en chaleur.
Ce qui la rend différente
- Un pouvoir absorbant quasi total, même dans des conditions extrêmes.
- Une stabilité thermique et résistance à l’oxydation nettement supérieures aux solutions courantes.
- Une compatibilité naturelle avec les systèmes à haute température, comme les tours solaires.
Ce que l’étude a effectivement démontré
L’équipe a montré que ces nanostructures obtiennent leurs meilleures performances lorsqu’elles sont recouvertes d’un film d’oxyde de zinc, qui stabilise la surface et limite la dégradation. Le résultat clé: un taux d’absorption d’environ 99,5 % sur une large plage spectrale, maintenu à des températures où beaucoup de matériaux voient leurs propriétés optiques s’effondrer. Cela en fait un absorbeur solaire beaucoup plus robuste pour des environnements sévères.
Des nanotubes aux nanostructures: ce qui change
Les nanotubes de carbone étaient déjà réputés pour absorber près de 99 % de la lumière. Mais ils souffrent d’une perte d’efficacité en chaleur et en humidité, et vieillissent plus vite en conditions réelles. À l’inverse, les aiguilles nanométriques de cobaltate de cuivre:
- Conservent leur pouvoir absorbant au-delà de 700 °C.
- Résistent mieux aux cycles thermiques et à l’oxydation.
- Peuvent être utilisées comme revêtements durables dans des champs solaires de grande taille, limitant la dégradation et les pertes cumulées d’énergie.
Même si la différence entre 95 %, 99 % et 99,5 % peut sembler modeste, sur de grandes surfaces et des milliers d’heures de fonctionnement, l’écart de rendement et de fiabilité devient déterminant.
Impact potentiel sur le solaire concentré (CSP)
Le CSP concentre la lumière pour produire de la chaleur, stockée ensuite dans des fluides ou des sels fondus afin de fournir de l’électricité après le coucher du soleil. Pour ce type d’installations, un revêtement qui:
- absorbe quasiment toute la lumière,
- limite les pertes par réflexion,
- et tient aux températures extrêmes,
peut améliorer sensiblement l’efficacité globale et allonger la durée de vie des composants exposés au flux solaire.
En pratique, ces nanostructures pourraient détrôner les revêtements classiques des tours solaires et rendre certaines infrastructures plus rentables sur la durée.
Les panneaux photovoltaïques face à cette avancée
Cette nouvelle génération de matériaux ne remplace pas du jour au lendemain les panneaux photovoltaïques (PV), mais elle peut déplacer le centre de gravité du solaire dans certaines applications. Là où la chaleur et le stockage thermique sont prioritaires (centrales CSP, procédés industriels à haute température), ces revêtements ultranoirs pourraient prendre l’avantage. On se dirige ainsi vers un paysage solaire plus diversifié, où les nanostructures absorbantes deviennent une pièce maîtresse des systèmes les plus exigeants.
Et après ?
Les chercheurs envisagent déjà de raffiner les nanorevêtements: améliorer la conductivité, optimiser l’adhérence sur différents substrats et étendre l’efficacité spectrale. Ces pistes préfigurent une nouvelle génération de surfaces actives, à la croisée du CSP et, potentiellement, de certaines technologies PV hybrides. L’objectif: capturer plus d’énergie, la conserver plus longtemps et réduire l’usure des installations.
FAQ
Ces revêtements peuvent-ils être appliqués sur des centrales CSP déjà en service ?
Dans de nombreux cas, oui. Les surfaces absorbantes des récepteurs CSP sont des éléments remplaçables. L’adaptation dépendra toutefois du support (alliage, céramique), des méthodes de dépôt compatibles et des contraintes d’exploitation propres à chaque centrale.
Quel est l’impact possible sur les coûts d’exploitation ?
Un absorbeur plus durable et plus efficace peut réduire les arrêts de maintenance, limiter les remplacements de pièces exposées et améliorer le rendement saisonnier, ce qui baisse le coût nivelé de l’énergie. L’effet exact dépendra des procédés de fabrication et de la durée de vie constatée sur le terrain.
Ces nanostructures résistent-elles à la poussière, au sable et aux UV ?
La résistance thermique et chimique est élevée, mais la poussière et l’abrasion mécanique restent des défis. Des stratégies de protection (texturation de surface, couches anti-encrassement, protocoles de nettoyage adaptés) seront nécessaires pour préserver l’absorption quasi totale.
Peut-on imaginer un usage sur des panneaux PV classiques ?
L’intérêt principal se situe côté thermique. Sur des PV, un revêtement ultranoir peut améliorer l’absorption lumineuse, mais il pourrait aussi augmenter l’échauffement des cellules, donc réduire leur rendement. Des architectures hybrides ou des couches sélectives seraient nécessaires pour un bénéfice net.
Quand pourrait-on voir des applications commerciales ?
La transition dépendra des procédés de dépôt à grande échelle, des tests d’endurance en conditions réelles et des certifications. Les démonstrateurs sur sites CSP pilotes sont l’étape la plus probable avant un déploiement industriel plus large.
