OXYDATION THERMIQUE DE COUCHES SELECTIVES SUR ACIER REFRACTAIRE Fe-Cr-AL POUR LA CONVERSION PHOTOTHERMIQUE DE L’ENERGIE SOLAIRE

 Bassam Y. NABOULSI

Le développement de surfaces sélectives pour des absorbeurs solaires plans, à haut rendement de conversion photothermique, présente sur le plan énergétique une importance considérable. De tels absorbeurs, élaborés et mis au point au laboratoire, possèdent un fort facteur d’absorption du rayonnement solaire ( a_s ≥ 0.95 ) et un faible facteur d’émission hémisphérique ( є_o≤ 0.20).

Les couches de conversion sont obtenues à l’aide de deux procédés de traitement d’acier inoxydable: l’un chimique et l’autre électectrochimique. Ces méthodes originales ont permis jusqu’àlors la fabrication de sufaces sélectives présentant d’excellentes caractéristiques optiques et une bonne résistance à la corrosion en milieu aqueux et à la dégradation thermique dans l’air jusqu’à 450⁰ C environ.

Soucieux de pousser plus loin ces frontières et d’accéder à un matériau plus résistant et stable à l’oxydation thermique à des températures plus élevées, nous sommes tournés vers un substrat réfractaire à faible pourcentage d’aluminium. Cet acier a été choisi en raison de sa facilité de mise en oeuvre et de son faible coût.

En premier lieu, nous avons donc entrepris une étude d’optimisation des conditions d’élaboration de ces sufaces en fonction de l’évolution de leurs caractéristiques optiques afin d’obtenir la couche sélective optimal dont on précisera les caractéristiques physico-chimiques (composition, état de cristallisation, morphologie et texture) à l’aide de différentes analyses appropriées. Nous tenterons en même temps de prévoir l’évolution morphologique et texturale au cours de la croissance de la couche de conversion, en s’appuyant sur l’observation au microscope électronique à balayage et la réponse en impédance électrochimique d’électrodes constitués par le matériau étudié.

Nous étudierons ensuite le processus d’oxydation thermique à l’air de la couche en analysant l’évolution de ses  caractéristiques optiques, sa composition et son état de cristalliation. Nous observerons simultanément les modifications morphologiques survenues en surface, traduites par des variations continues de la porosité et la rugosité de la couche.

Dans le dernier chapitre, nous discuterons nos résultats expérimentaux et nous effectuerons une étude comparative de la stabilité thermique de nos couches de conversion et de celles préparées sur d’autres aciers et étudiées antérieurement au laboratoire.