Des chercheurs créent une sonde innovante capable de fonctionner à des températures aussi élevées que la lave en fusion et pourrait améliorer la production d'énergie solaire

Des chercheurs créent une sonde innovante capable de fonctionner à des températures aussi élevées que la lave en fusion et pourrait améliorer la production d'énergie solaire
Table
  1. Un nouvel appareil capable de résister à des températures de 1 400°C pourrait améliorer la production d'énergie solaire
  2. Innovation dans la détection des impuretés
  3. Surmonter les défis avec la technologie LIBS
  4. La solution : des lames rotatives innovantes


Dans le cadre d'une avancée significative pour la production d'énergie solaire, des chercheurs de l'Université de Bristol et du Commissariat à l'énergie atomique du CEA en France ont développé un sonde innovante capable de fonctionner à des températures aussi élevées que la lave en fusion. Cette découverte a le potentiel de révolutionner la manière dont le flux est généré et contrôlé dans le silicium fondu, un composant crucial pour des industries telles que l'acier et le nucléaire, qui dépendent du contrôle du métal en fusion et de la détection des impuretés.

Un nouvel appareil capable de résister à des températures de 1 400°C pourrait améliorer la production d'énergie solaire

La limitation des méthodes traditionnelles.

Les méthodes traditionnelles d’analyse en laboratoire sont lentes, coûteuses et manquent de données en temps réel. Face à ce défi, les scientifiques ont entrepris de développer une méthode de détection en temps réel des impuretés avec une limite de détection très basse, c'est-à-dire la concentration réelle la plus basse qui sera presque toujours détectée dans le silicium fondu utilisé pour les cellules solaires. Cette méthode est confrontée à des défis tels que les températures élevées et la présence de vapeurs et d'oxydes.

Innovation dans la détection des impuretés

L'auteur principal, le Dr Younes Belrhiti, associé de recherche principal à la Bristol School of Electrical, Electronic and Mechanical Engineering, a commenté :

Notre étude a introduit une sonde haute température innovante basée sur une agitation mécanique, garantissant une surface propre, représentative et stable pour l'analyse chimique en temps réel du silicium fondu.

Dr Younès Belrhiti

La spectroscopie, qui implique la mesure et l'analyse de l'interaction entre le rayonnement électromagnétique et la matière, fournit des informations sur la composition, la structure et les propriétés des substances. La spectroscopie de décomposition induite par laser (LIBS) est une technique spectroscopique rapide et à distance qui peut être appliquée à n'importe quel matériau (liquide, solide et aérosol).

Surmonter les défis avec la technologie LIBS

L'application du LIBS aux fonderies métallurgiques a suscité un intérêt croissant pour le contrôle de la fusion. Cependant, les applications LIBS qui réalisent des ablations laser sur la surface d'un liquide présentent des inconvénients dus au manque de renouvellement et de stabilité de la surface analysée. La surface du bain exposée à l'atmosphère du four peut être modifiée chimiquement, conduisant à la présence de scories, elle n'est donc pas représentative de la composition chimique de la masse fondue.

À haute température, les vapeurs peuvent interférer avec un faisceau laser de spectroscopie. Dans certains cas, le spectre émis par le plasma peut être masqué par les émissions de métal chaud puisqu'il se comporte comme un corps noir. Compte tenu de ces difficultés, plusieurs dispositifs ont été développés pour appliquer le LIBS sur des métaux en fusion, qui présentent certaines limites telles que l'instabilité.

La solution : des lames rotatives innovantes

Dans cette étude, publiée aujourd'hui dans la revue Heliyon, une agitation mécanique de la masse fondue est proposée à l'aide de pales rotatives innovantes combinées au LIBS. Sa rotation générera une surface représentative, renouvelée et stable comme cible du laser LIBS pour l'analyse in situ à haute température.

Nous concevons et testons des pales rotatives innovantes pour générer un écoulement dans le silicium fondu. Nous avons ensuite développé la sonde associée couplée à la technique spectroscopique LIBS, garantissant sa fonctionnalité dans des conditions de haute température.

La sonde développée offre un moyen plus rapide et plus rentable de détecter les impuretés dans les matériaux fondus utilisés pour les cellules solaires, grâce à une agitation mécanique et une spectroscopie innovantes qui garantissent une analyse précise en temps réel, ouvrant la voie à une production d'énergie solaire plus efficace. .

Dr Belrhiti

Cette sonde basée sur une agitation mécanique permet une détection efficace des impuretés dans le silicium fondu, améliorant ainsi le contrôle qualité des cellules photovoltaïques. Cette technologie peut être adaptée à diverses applications à haute température au-delà des cellules solaires, comme dans les industries sidérurgique et nucléaire.

Après avoir validé leur méthode sur le silicium fondu, la prochaine étape des chercheurs consiste à explorer son application dans d'autres environnements à haute température, en élargissant ainsi ses utilisations industrielles possibles.

Via Février : Sonde mécanique | Actualités et fonctionnalités | Université de Bristol

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