FR2488982A1

FR2488982A1 - Capteur d'energie solaire comportant un element absorbeur d'energie solaire constitue par une mince pellicule revetue et procede pour fabriquer un tel capteur

Info

Publication number: FR2488982A1
Application number: FR8115887A
Authority: FR
Inventors: Louis Spanoudis
Original assignee: Owens Illinois Inc
Current assignee: OI Glass Inc
Priority date: 1980-08-19
Filing date: 1981-08-18
Publication date: 1982-02-26
Also published as: DE3130130A1; JPS5755363A; JPS5844299B2; IT1142861B; IT8149062A0; US4356815A; IL63565A0; AU7343281A; GB2082316A

Abstract

LE CAPTEUR D'ENERGIE SOLAIRE SELON LA PRESENTE INVENTION COMPREND DES ELEMENTS DE PAROI 10 11 ESPACES L'UN DE L'AUTRE, L'UN DE CES ELEMENTS ETANT ORIENTE VERS LE RAYONNEMENT SOLAIRE 28 ET L'AUTRE ELEMENT ETANT ESPACE DU PREMIER ELEMENT DE PAROI ET ETANT ADAPTE POUR ETRE EN CONTACT AVEC UN MILIEU ABSORBANT LA CHALEUR. UN FEUIL OU MINCE PELLICULE 13 DISPOSE ENTRE LES ELEMENTS DE PAROI COMPORTE DES REVETEMENTS SUR SES FACES OPPOSEES. LA FACE DU FEUIL ORIENTEE VERS L'ELEMENT DE PAROI RECEVANT LES RADIATIONS SOLAIRES COMPORTE UN REVETEMENT ABSORBANT DE FACON SELECTIVE LES RADIATIONS SOLAIRES ET L'AUTRE FACE DU FEUIL ORIENTEE VERS L'AUTRE ELEMENT DE PAROI COMPORTANT UN REVETEMENT EMISSIF PRESENTANT UN POUVOIR EMISSIF RELATIVEMENT ELEVE DANS LE SPECTRE INFRA-ROUGE. DE PREFERENCE, LE FEUIL EST METALLIQUE ET ON LE REVET AVANT DE LE MONTER DANS LES AUTRES PARTIES DU CAPTEUR SOLAIRE.

Description

Capteur d'énergie solaire comportant un élément absorbeur d'énergie

solaire constitué par une mince pellicule revêtue et procédé pour fabriquer un tel capteur La présente invention concerne un capteur d'énergie solaire comportant une couche d'absorption perfectionnée formée par une mince pellicule ou feuil revêtu et adapté de manière à

diminuer le prix de revient du capteur tout en procurant d'au-

tres améliorations.

La prise de conscience de la limitation des sources de

combustible fossile du monde et de la possibilité de leur épui-

sement rapide à la cadence actuelle de la consommation nationale

d'énergie a conduit à rechercher des sources d'énergie de rem-

placement. L'utilisation du rayonnement solaire constitue une

des possibilités d'obtention d'énergie propre et fiable.

L'énergie solaire est une source d'énergie constante

et intense dont la rentabilité dépend d'un captage, d'un stoc-

kage et d'une utilisation efficaces. Le rendement de certains systèmes de captage d'énergie solaire est bas en raison de pertes de chaleur exagérées. Un domaine dans lequel on a pensé

obtenir une amélioration réside dans les revêtements a absorp-

tion sélective d'énergie solaire, c'est-à-dire les revêtements qui absorbent l'énergie particulièrement bien dans le spectre solaire tout en réduisant à un minimum les pertes de chaleur par rayonnement. Par exemple, ces revêtements sont conçus pour capter l'énergie thermique par exposition au rayonnement solaire et à transmettre ensuite cette énergie captée par l'intermédiaire d'autres moyens soit pour chauffer ou pour refroidir des foyers domestiques et des immeubles à l'aide d'échangeurs de chaleur$ D'une façon générale, quand l'énergie irradiée par le soleil tombe sur un objet plus froid, une partie de l'énergie est renvoyée et se perd et la différence est soit absorbée soit évacuée. L'énergie absorbée peut être rayonnée de nouveau

sur une longueur d'onde plus longue. Par conséquent, un revête-

ment qui effectue une absorption dans la plage des radiations solaires devient chaud, pourvu que la surface ne rayonne ou n'émette pas de nouveau la majeure partie ou la totalité de

lténergie captée.

Les radiations solaires atteignant la surface de la terre sont presque entièrement limitées à des longueurs dtonde de l'ordre de 0,3 à 2,5 microns. On estime qu'environ 90 % des radiations solaires ont des longueurs d'onde d'environ 0,4

microns à environ 1,5 microns. La quantité de radiations supé-

rieures à 2,5 microns est négligeable. Par conséquent, les revêtements absorbant de façon sélective l'énergie solaire sont conçus pour que leurscaractéristiques d'absorption, de réflexion ou de transmission se différencient par des longueurs d'onde supérieures à environ 2,5 microns et par des longueurs d'ondes inférieures à environ 2,5 microns. On peut ainsi capter l'énergie solaire à des longueurs d'onde inférieures à environ 2,5 microns et transférer l'énergie captée pour une application

utile à des longueurs d'onde supérieures b environ 2,5 microns.

Ceci signifie également que pour un captage et un

stockage efficace, un capteur solaire doit effectuer une ab-

sorption intensive à des longueurs d'onde inférieures à envi-

ron 2,5 microns. Un revêtement qui présente une forte capacité d'absorption, habituellement désigné par le terme alpha, dans le spectre solaire mais une faible capacité d'émission, désigné par le terme epsilon, à la température X laquelle le capteur

fonctionne peut *tre considéré comme étant un revêtement absor-

bant de façon sélective l'énergie solaire. Même si un rapport élevé alpha/epsilon est souhaitable, il est essentiel que la valeur alpha soit voisine de un pour que le plus possible

d'énergie disponible soit captée.

Des revêtements absorbant de façon sélective l'énergie

solaire constituent un moyen important pour augmenter le rende-

ment des capteurs d'énergie solaire, princip alement en augmen-

tant au maximum l'absorption de l'énergie solaire et en rédui-

sant au minimum la perte d'énergie par rayonnement. Toutefois, les revêtements absorbant de façon sélective l'énergie solaire peuvent encore présenter de nombreux inconvénients. Par exemple, la préparation de tels revêtements fait appel à des techniques

d'évaporation sous vide qui sont relativement coûteuses. Norma-

lement, le dépft sous vide est effectué directement sur des parties du capteur d'énergie solaire. Ceci exige un nettoyage complet de ces parties pour que le revêtement adhère à coup

sûr de façon appropriée. En outre, des conditions de fonction-

nement Wsans écoulement" d'un capteur, c'est-à-dire lorsqu'un fluide absorbant la chaleur ne circule pas dans le collecteur, diminuent la stabilité des revêtements antérieurs absorbeurs

d'énergie solaire sur une certaine période de temps.

Un objet de la présente invention est d'obtenir un capteur d'énergie solaire perfectionné. Un autre objet est de réaliser-un élément absorbeur pour un capteur comprenant un feuil, c'est-à-dire une mince feuille, revêtu. Un objet associé réside dans l'obtention d'un élément absorbeur d'énergie solaire comprenant un feuil, c'est-a-dire une mince feuille, revêtu qui est insensible à la présence de contaminants de surface sur les autres parties du capteur. Un autre objet réside dans

la réalisation d'un élément absorbeur d'énergie solaire pr4sen-

tant une meilleure stabilité à long terme.

On obtient ces objets ainsi que d'autres objets par un

capteur d'énergie solaire qui, dans un premier mode de réali-

sation, comprend des éléments de paroi espacés l'un de l'autre

et dont un est adapté pour étre orienté vers le soleil et l'a*-

tre est espacé du premier élément de paroi b l'opposé duquel il se trouve et est adapté pour être en contact avec un fluide absorbant la chaleur. Les éléments de paroi sont de préférence

en verre.

Un feuil revêtu, comme par exemple une mince feuille métallique revêtue préalablement, est disposé entre les éléments de paroi et comporte des revêtements sur ses côtés opposeés. Le c8té du feuil qui est orienté vers l'élément de paroi exposé au rayonnement solaire comporte un revêtement absorbant de façon sélective l'énergie solaire et comprenant un matériau

semi-conducteur, et le c8té du feuil rev#tu orienté vers l'au-

tre élément de paroi comporte un revêtement émissif donnant une capacité d'émission relativement élevée dans le spectre infra-rouge. Le capteur d'énergie solaire peut 8tre soit du type en

forme de plaque plate soit du type tubulaire et l'espace com-

pris entre les éléments de paroi est maintenu de préférence à une pression inférieure à la pression atmosphérique. Le feuil revêtu agit comme un convertisseur d'énergie photothermique et peut être mis en place facilement et aisément sans que-l'on ait à tenir compte exagérément de la présence de contaminants sur

les éléments de paroi.

Pour préparer le capteur d'énergie solaire selon la présente invention, on peut revêtir préalablement le feuil sur ses deux c8tés puis le monter entre les éléments de paroi. Ou bien, on peut simplement déposer préalablement le revêtement émissif et déposer le revêtement absorbeur sélectif sur le feuil après qu'on l'a mis en placee On va maintenant décrire un mode de réalisation préféré de la présente invention en se référant aux dessins annexés, sur lesquels s la figure 1 est une coupe partielle fortement agrandie d'un capteur d'énergie solaire selon la présente invention; la figure 2 est une vue en coupe partielle fortement agrandie du capteur de la figure 1 par 2-2;

la figure 3 est une vue en élévation latérale.partiel-

lement en coupe, d'un capteur d'énergie solaire tubulaire comportant un feuil revêtu selon la présente invention; ' la figure 4 est une vue en coupe agrandie par 4-4 de la figure 3; et la figure 5 est un graphique montrant la meilleure stabilité d'un capteur solaire tubulaire comportant un élément absorbeur formé par un feuil revêtu selon la présente invention

par rapport à un capteur tubulaire de la technique antérieure.

On va décrire en détail le feuil et le revêtement

qu'il comporte sur ses côtés opposés, lesquels forment princi-

palement l'élément absorbeur selon la présente invention puis on décrira l'assemblage du feuil avec les autres parties d'un capteur d'énergie solaire ainsi que le fonctionnement du

capteur quand il est exposé au rayonnement solaire. Des exem-

ples de capteurssolaire3comprenant le présent feuil seront donnés et l'on décrira l'augmentation de stabilité obtenue à l'aide de ce feuil par rapport auxrevOtemen-t sélectif appliqu63

de façon classique pour absorber l'énergie solaire.

Dans le présent capteur solaire, au lieu de revêtir un élément du capteur avec une matière absorbant de façon sélective de l'énergie solaire ou avec une matière émissive en ayant recours à des opérations relativement coûteuses et longues, comme par exemple un dép8t sous vide sur une partie faisant corps avec le capteur lui-même, on peut revêtir un élément en feuille, comme par exemple une mince pellicule ou feuil, avec une matière sélective vis-à-vis des radiatiens solaires et, facultativement avec une matière émissive pour former un élément absorbeur avant de l'assembler avec d'autres

pièces du capteur.

On peut fabriquer l'élément en feuille avec n'importe quelle matière appropriée qui peut être moulée, calendrée ou à laquelle on peut donner de tout autre manière la forme d'une feuille, comme par exemple les matières thermo-durcissables et thermo-plastiques à base de résine. Toutefois, l'élément en

feuille est de préférence un feuil ou mince feuille métallique.

À ce sujet, on peut utiliser pour ce feuil n'importe quel

métal suffisamment malléable pour être façonné à cette forme.

À titre d'exemples, on peut utiliser l'aluminium, le cuivre, le chrome, le nickel, le molybdène, l'acier inoxydable et les

alliages de ces métaux, L'or et l'argent ainsi que leurs allia-

ges conviennent également à cette fin, mais leur prix élevé s'oppose à leur utilisation. De minces feuilles pour emballage

en aluminium, en cuivre et en nickel sont préférables. L'épais-

seur de la mince feuille ou autre élément en feuille n'est pas

critique. De préférence, la mince feuille doit être suffisam-

ment épaisse pour Utre relativement rigide au point d'assurer

son propre support tout en étant suffisamment souple pour pou-

voir être miseen forme et placéecomme on le désire à l'intérieur

d'un capteur d'énergie solaire comme on va le décrire ci-après.

D'une façon générale, la mince feuille peut avoir une épaisseur

comprise entre environ 0,013 ma et environ 0,40 mm.

La mince feuille est rev8tue sur ses deux c8tés ou faces. Sur le côté qui doit être exposé au rayonnement solaires la mince feuille comporte un revêtement absorbant sélectivement les radiations solaires. Sur l'autre côté qui doit être exposé, dans la pratique, à un fluide absorbant la chaleur, la mince feuille comporte un revêtement émissif. Il est beaucoup plus facile et simple de revêtir préalablement la mince feuille telle quelle, sans être gêné par la présence d'autres pibces d'un capteur d'énergie solaire, puis d'assembler cette mince feuille avec ces autres pièces plutôt que de former ou créer directement un élément absorbeur in situ à l'intérieur d'un capteur d'énergie solaire, Les procédés de revêtement de minces feuilles sont bien connus et ne font pas partie de la présente invention par eux-mêmes. On peut revêtir de minces feuilles, par exemple sous forme de feuilspar dépôt électrolytique, par

dépôt en phase vapeur ou sous vide, par revêtement, par trem-

page b chaud, etc. Ces procédés ne sont coûteux ni en investis-

sementsni en main-d'oeuvre. En outre, on effectue ces procédés directement sur la mince feuille elle-même. D'autre part, des revêtements appliqués par des techniques sous vide directement sur les surfaces d'un capteur d'énergie solaire exige que ces surfaces soient nettoyées avant cette application. Des tubes absorbeurs d'énergie solaire enveloppés par une mince feuille et du type que l'on va décrire ci-après sont insensibles aux

contaminants de surface.

Il est préférable que le revêtement absorbant de façon sélective de l'énergie solaire soit une matière semi-conductrice qui présente une forte absorption dans le spectre solaire et

qui soit essentiellement transparente au spectre infra-rouge.

Tel qu'on l'utilise ici ainsi que dans les revendications, le

terme "semi-conducteuru désigne une matière telle que définie par l'ouvrage "American Institute of Physics Hlandbook", seconde

édition, 1963, page 9-31, c'est-à-dire une matière dans la-

quelle, d'une part, la bande d'énergie (bande de valence) la plus élevée occupée est complètement remplie au zéro absolu et, d'autre part, l'écart énergétique entre la bande de valence et la bande suivante la plus élevée (bande de conduction) est de l'ordre de 0,4 à 5 électrons volts0 D'une façon générale, les oxydes incomplètement oxydés des éléments métalliques de transition donnent les meilleurs

résultats et sont par conséquent préférés comme matière semi-

conductrice. Des matières semi-conductrices spécifiques avan-

tageuses pour le second revêtement comprenent le chrome noir, le nickel noir, le platine noir, le molybdène noir, le cuivre noir, le fer noir, le cobalt noir, le manganèse noir ainsi que leurs alliages compatibles. Le chrome noir est un mélange d'oxyde de chrome et est désigné dans la technique par la formule CrOx. De façon similaire, le nickel noir est un mélange dioxydes de nickel. Le platine noir, le molybdène noir, le cuivre noir, le fer noir, le cobalt noir et le manganèse noir

sont des oxydes de ces métaux.

Toutefois, la matière semi-conductrice peut *tre une matière autre que des oxydes métalliques. Par exemple, on peut utiliser des carbures des métaux précités ainsi que d'autres métaux présentant des propriétés semiconductrices, comme par exemple le carbure de cuivre, le carbure d'hafnium, le carbure

de nickel et autres carbures analogues* De plus, on peut utili-

ser de même des sulfures des métaux précités ainsi que d'autres métaux présentant des propriétés semi-conductrices, comme par exemple le sulfure d'argent, le sulfure de fer, le sulfure de manganèse et autres sulfures analogues. De plus également, on peut utiliser des métaux élémentaires4telquele silicium et le

germanium, comme matière semi-conductrice.

D'autres revêtements qui absorbent de façon sélective l'énergie solaire et que l'on peut utiliser sont décrits dans Physics of Thin Filmsu, de Hass & Thun, Volume 2, Academic Press, 1964, pages 353 à 357. Le revêtement émissif peut comprendre n'importe quelle matière ayant une capacité d'émission relativement élevée dans le spectre infra-rouge. Parmi les matières avantageuses à cette fin, on trouve le verre, le noir de carbone, le graphite, l!alumine, la silice, leoxyde de titane, l7oxyde de zirconium, le silicate de potassium, le silicate de sodium, l'oxyde de magnésium et l'oxyde de calcium. L'épaisseur du rev8tement sélectif et du revêtement émissif n'est pas critique. En règle générale, l'épaisseur de chaque revêtement peut être d'environ

0,008 mm à environ 0,O3 mm.

Le présent élément en feuille ou mince pellicule servant d'élément absorbeur peut 8tre utilise dans n'importe quel type

de système de captage d'énergie solaire dans lequel le revête-

ment absorbeur sélectif est exposé au rayonnement solaire et le revêtement émissif est orienté vers un fluide absorbeur de chaleur qui sert X transporter l'énergie solaire captée* Par conséquent, le présent él1ment'abscrbeur peut être incorporé à un capteur formé par des plaques plates, comme par exemple un panneau composite plat, un capteur tubulaire en verre et autre

capteur analogue.

Les figures t k 3 montrent deux systèmes de capteurs qui contiennent la mince pellicule ou feuil selon la présente invention. La figure 1 montre k demi-schématiquement un panneau

qui constitue une partie d'une plaque plate. Une paire d'élé-

ments de paroi transparents et espacés 10 et I1l sont supportés, par exemple le long de leur périphérie, à distance l'un de l'autre de manière à laisser un espace intersticiel ouvert 12

dans lequel on place un feuil un mince feuille 13 d'aluminium.

On peut laisser simplement cette mince feuille dans l'espace 12 en se fiant k la pesanteur pour qu'elle se maintienne contre l'élément de paroi 11 ou bien, si on le désire, la mince

feuille peut être maintenue en place par des éléments d'atta-

che, des cordons, des ressorts hélicoïdaux, et autres éléments analogues. L'utilisation d'adhésifs pour fixer la mince feuille 13 à l'un ou l'autre élément n'est ni nécessaire ni recommandé,

En fait, une forte adhérence de la mince feuille 13 à un élé-

ment de paroi peut être désavantageuse en raison des différen-

ces de dilatation thermique entre la mince feuille et l'élément

de paroi.

Une mince feuille 13 d'aluminium comporte sur son côté de dessus (tel que vu sur les figures t et 2) un revêtement sélectif 14 qui est exposé au rayonnement solaire et, sur son c8té de dessous, un revêtement émissif 15 en noir de carbone,

exposé à, un fluide caloporteur 16 qui s'écoule le long de l'élé-

ment de paroi Il en recueillant la chaleur absorbée et émise ensuite par la mince feuille 13 et ses revêtements. Le fluide 16 transporte l'énergie calorifique, comme indiqué par les flèches 17, jusqu'à un lieu d'utilisation tel qu'un échangeur de chaleur, comme il est bien connu dans la technique. Le

fluide 16 peut être un gaz ou un liquide.

La figure 3 montre un capteur tubulaire en verre à double paroi du type décrit dans le brevet US 4 033 327. Ce mode de réalisation comprend un capteur référencé 20 dans son

ensemble et comprenant des tubes en verre transparent concen-

triques. Un tube extérieur ou de recouvrement 21 est transparent sur toute sa circonférence et est ouvert à son extrémité de droite, comme on peut le voir sur la figure 3eet fermé k son extrémité opposée lors du scellement du queusot 22. L'extrémité ouverte du tube de recouvrement 21 est scellée au tube absorbeur intérieur 23 en verre par un scellement hermétique verre-verre en 24. L'espace étanche entre les tubes. 21 et 23 est mis sous un vide poussé (par exemple 10-4 à 10-6) et le queusot 17 est

fermé d'une manière connue.

Le tube absorbeur 23 est de préférence en verre et présente un diamètre extérieur plus faible que le diamètre intérieur du tube de revêtement 21 et une longueur légèrement plus grande que celle de ce tube de recouvrement. Le tube 23 est fermé à son extrémité 25 et ouvert à son extrémité opposée 26. Une mince feuille métallique 13a similaire à celle décrite à propos des modes de réalisation des figures 1 et 2

est disposée entre les tubes 21 et 23 et comporte, sur sa sur-

face extérieure, un revêtement 14a absorbant de façon sélective l'énergie solaire et, sur sa surface intérieure un revêtement émissif 15a. La mince feuille 13a peut être placée de n'importe quelle façon entre les tubes 21 et 23. Par exemple, la mince

feuille peut être enroulée sous la forme d'un manchon, c'est-

à-dire sous une forme tubulaire, puis introduite entre les tubes de manière à Otre-embottée sur le tube absorbeur 23. Un tel manchon peut être formé, par exemple, à partir d'une mince feuille ayant une largeur d'environ 12,7 cm à 25,4 cm selon,

en partie, la longueur des tubes 21 et 23.

Ici encore, la mince feuille 13. ne doit pas adhérer de façon intime à l'un ou l'autre tube, par exemple au tube 23, de manière qu'elle puisse résister au déplacement relatif qui se produit entre elle-m4me et le tube par suite de la dilatation thermique et de la contracion ultérieure. De préférence, la mince feuille est suffisamment épaisse ou rigide pour conserver sa forme. Bien que cela ne soit pas essentiel, il est préférable que la mince feuille 13a adhère de façon lâche au tube. On peut obtenir ce résultat à l'aide d'attaches de n'importe quelle sorte, d'un fil métallique (non représenté) enroulé en spirale

autour de la mince feuille 13a et du tube 23, de bandes élasti-

ques, et autres moyens analogues.

Pour compléter la structure du capteur d'énergie solaire de la figure 3, un tube central d'alimentation 27 d'un diamètre

plut petit que celui du tube 23 peut être introduit dans l'ex-

trémité ouverte 26 du tube absorbeur de manière qu'il s'étende dans le sens longitudinal des tubes concentriques 21 et 23 -jusqu'à un point situé près de l'extrémité fermée 25 du tube

absorbeur 23. L'extrémité 25 est logée dans un ressort héli-

coidal 28 qui maintient en place élastiquement cette extrémité

du tube 23. L'extrémité ouverte 26 du tube absorbeur conjointe-

ment avec l'extrémité ouverte du tube d'alimentation 27 s'ap-

puie de façon étanche à l'intérieur d'un collecteur (non représenté) qui supporte un grand nombre d'ensembles de tubes de capteur comme celui illustré sur la figure 3. Pendant le fonctionnement, un fluide circule à partir du collecteur, k travers le tube 27, l'espace annulaire compris entre le tube

27 et le tube 23 puis revient au collecteur de manière à éta-

cuer l'énergie calorifique recueillie dans le capteur 20. Un

autre exemple de circuit de circulation de fluide dans un cap-

teur tubulaire en fonctionnement de ce type a été décrit dans

le brevet US NO 4 210 285.

Normalement, on revêtit préalablement les minces fouil-

les 13 et 13a avec les revêtements décrits avant de les monter dans un capteur solaire. Cette façon de faire est la pratique préférée et le mode d'exécution le meilleur pour tirer partie des techniques de revêtement plus faciles et moins coûteuses des minces feuilles, comme par exemple un dép8t sous vide des revêtements. Toutefois, il est possible dans le cadre de la présente invention de former préalablement un des revêtements comme par exemple le revêtement émissif et d'appliquer ensuite, par exemple par évaporation sous vide, le revêtement absorbeur sélectif pendant que la mince feuille est en place à l'intérieur du capteur. Cette technique convient mieux lorsque la mince feuille n'a pas un pouvoir réflecteur trop élevé, comme c'est le cas par exemple pour l'aluminium, le nickel, le cuivre et autres métaux analogues, et un revêtement instantané d'un tel

métal est déposé sur la mince feuille avant le dépit du revOte-

ment absorbeur sélectif.

Toutefois, l'élément en feuille de quelque manière que soit utilisé l'élément en feuille, c'est-k-dire la mince feuille, selon la présente invention dans le capteur solaire, son action

en ce qui concerne le captage de l'énergie solaire est la même.

Le rayonnement solaire, représenté par des flèches 28 sur la figure 1, traverse l'élément de paroi 10, l'espace intersticiel

12,de préférence mis sous vide, et est absorbé par le revOte-

ment absorbeur sélectif 14 et transformé en énergie calorifique.

Cette énergie se transmet à travers la mince feuille 13 de manière à chauffer le revetement émissif 15 qui, à son tour, rayonne l'énergie thermique à travers n'importe quel espace pouvant exister entre ce rev&tement et l'élément de paroi 11 ou bien transmet lt'énergie calorifique directement par contact avec l'élément de paroi 11. De cette manière, la mince feuille 13 et son revêtement agissent à la manière d'un convertisseur photothermique d'énergie. L'élément 11 absorbe le rayonnement ou la chaleur transmise de tout autre manière par la mince feuille 13 et le revêtement émissif 14 et chauffe, sur son

côté de dessous, par conduction et convection le fluide calo-

porteur 16. Le fluide caloporteur 16'peut être utilisé de toute manière voulue connue, par exemple en traversant des échangeurs de chaleur pour réchauffer ou refroidir l'intérieur d'un foyer domestique. On va donner ci-après à titre purement illustratif et non limitatif des exemples de mise en oeuvre de la présente invention.

Exemple 1

Cet exemple illustre la préparation-d'un feuil selon

la présente invention et son incorporation à un capteur d'éner-

gie solaire.

On a revêtu par pulvérisation une feuille de "papier" d'aluminium industriel vendu sous la marque déposée "Reynolds Wrap" avec un revêtement ultra-plat d'émail noir comprenant 50 % en poids de noir de carbone et 50 % de silicate alcalin servant de liant. On a enroulé cette feuille autour d'un tube

absorbeur d'un capteur solaire tubulaire en verre du type illus-

tré sur la figure 3, la surface émaillée noire étant orientée vers le tube. On a ensuite revêtu, cela étant facultatif, la

surface extérieure de la feuille avec de l'aluminium par évapo-

ration sous vide de manière à augmenter le pouvoir réflecteur de cette feuille, puis on l'a encore revêtue avec du chrome

noir en ayant recours à une évaporation de chrome par réaction.

Grâce à cette technique, le chrome pur s'évapore mais réagit au cours de son transfert jusqutà la feuille de manière à former l'oxyde. On a alors scellé dans un tube de recouvrement ou tube de gainage d'un capteur tubulaire le tube entouré de la feuille, puis on a effectué une cuisson sous vide pendant 16 heures à 399 C, et on a finalement effectué l'obturation

du queusot.

La feuille avait une épaisseur d'environ 0,04 mm et la couche facultative d'aluminium déposée sous vide sur cette feuille avait une épaisseur d'environ 800 angstroms. Le chrome noir évaporé avait une épaisseur d'environ 800 angstroms. Le revêtement émissif comprenant le noir de carbone et un liant avait une épaisseur de 0,025 mm à 0,050 mm. Un essai effectué

sur le capteur tubulaire d'énergie solaire au soleil en l'ab-

sence de nuages a montré que la température de stagnation de

l'élément absorbeur atteignait 243 C. Par température de sta-

gnation, on désigne la température d'équilibre que l'échantil-

lon essayé atteint finalement lors de son exposition aux condi-

tions décrites.

Exemple 2

Cet exemple illustre la meilleure stabilité à long

terme d'un feuil selon la présente invention.

A certains moments, il peut arriver que les capteurs d'énergie solaire ne soient pas en fait utilisés pour une grande diversité de raisons. Pendant ces périodes, on arrête habituellement l'écoulement du fluide caloporteur à travers le capteur, par exemple l'eau caloporteuse 16 illustrée sur la figure 1. On s'est aperçu que, malheureusement, ces conditions "d'absence d'écoulement", nuisent à la stabilité des revêtements de l'élément absorbeur. En particulier, la période de stabilité

voulue se trouve raccourcie.

Un feuil selon la présente invention présente une certaine stabilité pendant un temps relativement long. Il n'est pas aussi susceptible de perdre sa stabilité dans des conditions "d'absence d'écoulement" que les autres éléments absorbeurs.

Ceci est illustré par l'effet comparatif suivant.

On a utilisé deux capteurs solaires tubulaires du type illustré sur la figure 3, capteurs dans lesquels le tube absorbeur d'un de ces capteurs comportait un feuil de cuivre comportant, sur un de ses c8tés, un revêtement sélectif en chrome noir formé par dépôt électrolytique et, sur son autre c8té, un revêtement émissif en noir de carbone. Ce feuil avait d'une façon générale une épaisseur de 0,07 mm et avait été

enroulé autour du tube. L'autre capteur comportait des revête-

ments d'aluminium et de chrome noir déposé successivement sur

le tube absorbeur par des techniques d'évaporation sous vide.

On a chauffé intérieurement chaque tube sous essai avec un élément de chauffage à barres ou rampes jusqu'à une température

d'essai de 3710C.

Pendant l'exposition àl'élément de chauffage à barres ou rampes, on a exposé périodiquement chaque tube du capteur à

un simulateur solaire et on a mesuré la température de stagna-

tion ou d'équilibre de l'élément absorbeur. Le simulateur solaire était un dispositif conçu pour agir comme le soleil et

comprenait un réseau de lampes utilisées avec des projecteurs.

La quantité de chaleur émise par ce simulateur était à peu près égale au quart de celle reçue du soleil par un jour clair. Une chute de la température de stagnation ou d'équilibre indiquait que l'élément absorbeur subissait une détérioration par suite

de son exposition à l'élément de chauffage à barres ou rampes.

La figure 5 montre graphiquement les résultats obtenus et indique la supériorité du présent feuil. Le graphique donne une comparaison de-la température de stagnation obtenue pour chaque tube pendant une période cumulée de temps d'exposition à l'élément de chauffage à barres chauffantes. La droite 30

indique les résultats obtenus pour le capteur normal. La tempé-

rature indiquée par cette droite prend une valeur très faible

après environ 500 heures. Une température de stagnation infé-

rieure à environ 930C est considérée correspondant à une panne.

La droite 31 indique le résultat pour le capteur comportant un

feuil selon la présente invention. Cette droite n'est pratique--

ment pas affectée après presque 3000 heures.

Il est bien entendu que la description qui précède

n'a été donnée qu'à titre purement illustratif et non limitatif et que des variantes ou des modifications peuvent y ttre

apportées dans le cadre de la présente invention.

Claims

REVENDICATIONS

1. Capteur d'énergie solaire comportant une première section exposée au rayonnement solaire, une seconde section espacée de ladite première section et orientée en sens opposé audit rayonnement solaire, cette seconde section étant exposée

à un fluide absorbant la chaleur, et un élément absorbeur dis-

posé entre les deux sections, caractérisé par le fait que ledit élément absorbeur comprend un élément revêtu formant feuille, cet élément comportant,sur son c8té orienté vers ladite section exposée au rayonnement solaireun revêtement absorbant de façon sélective les radiations solaires et, sur son autre c8té orienté vers ladite section exposée au fluide absorbeur de chaleur,un

revêtement émissif. -

2. Capteur d'énergie solaire suivant la revendication

1, caractérisé par le fait que ledit élément revêtu préalable-

ment et formant feuille est un feuil ou mince feuille métalli-

que. 3. Capteur d'énergie solaire suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit revêtement absorbant de

façon sélective l'énergie solaire est une matière semi-

conductrice. 4. Capteur d'énergie solaire caractérisé par le fait qu'il comprend des éléments de paroi espacés l'un de l'autre, un premier de ces éléments de paroi étant adapté pour être orienté vers le rayonnement solaire et le second de ces éléments de paroi étant disposé k quelque distance du côté opposé dudit

premier élément et étant adapté pour contacter un fluide absor-

bant la chaleur, et un feuil ou mince feuille revêtu disposé entre les éléments de paroi et comportant des revêtements sur ses côtés opposés, le côté dudit feuil revêtu qui est orienté vers ledit premier élément de paroi comportant un revêtement

absorbant de façon sélective les radiations solaires et compre-

nant une matière semi-conductrice et le côté dudit feuil revêtu qui est orienté vers ledit second élément de paroi comportant

un revêtement émissif présentant un pouvoir émissif relative-

ment élevé dans le spectre infra-rouge.

5. Capteur d'énergie solaire suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que lesdits éléments de paroi sont des plaques sensiblement plates. 6. Capteur d'énergie solaire suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que lesdits éléments de paroi sont tubulaires et que ledit feuil est disposé à l'intérieur de la

zone annulaire comprise entre lesdits éléments de paroi.

7. Capteur d'énergie solaire suivant la revendication

4, caractérisé par le fait que ledit feuil est métallique.

8. Capteur d'énergie solaire suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que ledit feuil revêtu est supporté

par ledit autre élément de paroi.

9. Capteur d'énergie solaire suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que ladite matière semi-conductrice du revêtement absorbant de façon sélective les radiations solaires est choisi parmi le groupe comprenant le chrome noir, le nickel noir, le platine noir, le molybdène noir, le cuivre

noir, le fer noir, le cobalt noir, le manganèse noir, le car-

bure de molybdène,-le sulfure de cuivre et les alliages compa-

tibles de ces corps.

10. Capteur d'énergie solaire suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que ledit revêtement émissif comprend une matière choisie parmi le groupe comprenant le verres le

noir de fumée et le graphite.

11. Capteur d'énergie solaire suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que lesdits éléments de paroi sont en verre. 12. Capteur d'énergie solaire suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que ladite matière semi-conductrice du revêtement absorbant de façon sélective les radiations

solaires est un oxyde incomplètement oxydé d'un élément métal-

lique de transition.

35. 13. Capteur d'énergie solaire suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que l'espace compris entre lesdits éléments de paroi espacés l'un de l'autre se trouve à une

pression inférieure à la pression atmosphérique.

14. Capteur d'énergie solaire suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que ledit feuil a une épaisseur

comprise entre 0,013 mm et 0,380 mm et que chacun desdits re-

vêtements sélectif et émissif a une épaisseur comprise entre

environ 0,007 mm et environ 0,130 mm.

15. Convertisseur d'énergie photothermique caractérisé par le fait qu'il comprend une structure de double paroi en verre comportant un espace intersticiel entre lesdites parois,

ledit espace étant mis sous vide et contenant de façon sensi-

blement parallèle auxdites parois un feuil métallique revêtu préalablement sur ses deux côtés, le côté dudit feuil métallique préalablement revêtu qui est orienté vers la paroi en verre située la plus à l'extérieur comportant un revêtement absorbant de façon sélective les radiations solaires et comprenant une matière semi-conductrice et le c8té dudit feuil préalablement revetu qui est orienté vers ledit élément de paroi comportant un revêtement émissif présentant un pouvoir émissif relativement

élevé dans le spectre infra-rouge.

Procédé-pour former un capteur d'énergie solaire caractérisé par le fait qu'il consiste à revêtir préalablement un des côtés d'un feuil ou mince feuille avec un revêtement

absorbant de façon sélective les radiations solaires et à re-

vêtir préalablement l'autre c8té dudit feuil ou mince feuille

d'un revêtement émissif présentant un pouvoir d'émission rela-

tivement élevé dans le spectre infra-rouge, puis à placer ledit feuil entre un élément de paroi transparent adapté pour être orienté vers le rayonnement solaire et un autre élément de paroi adapté pour être en contact avec un fluide absorbant la chaleur, le c8té du feuil comportant le revêtement absorbant de façon sélective les radiations solaires étant dirigé vers ledit élément

de paroi transparent orienté vers le rayonnement solaire.

17. Procédé suivant la revendication 16, caractérisé par le fait que l'on place le feuil entre lesdits éléments de paroi après avoir déposé préalablement ledit revêtement émissif et l'on revêt ensuite le feuil avec ledit autre revêtement absorbant de façon sélective les radiations solaires. 18. Procédé suivant la revendication 17, caractérisé par le fait que l'on rev#tpréalablement le feuil avec ledit revêtement absorbant de façon sélective les radiations solaires

par évaporation sous vide.