Mesure et optimisation des propriétés optiques des systèmes Ag/SiO₂ et CdTe/si pour la réalisation du refroidissement radiatif

Abstract

Cette dissertation doctorale porte sur les optimisations et mesures des propriétés optiques à savoir la réflexion, l’absorption et la transmission des systèmes optiquement sélectifs « fenêtres » pour réaliser le phénomène de refroidissement radiatif ou bien l’effet de serre. Les mesures sont effectuées à l’aide d’un spectroradiomètre de haute résolution dont le mode de fonctionnement est amplement décrit. Un modèle de calcul numérique a été élaboré pour l’optimisation de la sélectivité spectrale de la fenêtre et permet la détermination de la température de la fenêtre et de l’émetteur (corps noir). Nous examinons dans ce travail la relation entre les propriétés radiatives et la distribution des températures à l’équilibre thermodynamique d’un système donné (corps noir recouvert par une fenêtre). Nous avons, en effet, étudié la manière dont la température dudit système, peut dépendre des paramètres suivants : qualité des matériaux et leurs caractéristiques optiques, émittance de la fenêtre, épaisseurs des différentes couches de la fenêtre et leurs séquences. Dans cette stratégie, nous avons discuté le mécanisme de réalisation de refroidissement radiatif (effet de serre inverse) que peut jouer une structure stratifiée, tels que les systèmes Ag/SiO₂ et CdTe/Si ce qui permet à en déduire une explication du phénomène de refroidissement radiatif ou d’échauffement de l’émetteur à partir des propriétés optiques de la fenêtre (CdTe/Si ou Ag/SiO₂). Pour le système CdTe, nous avons constaté une diminution très importante de la température de l’émetteur de 24 K (24 °C) par rapport à la température ambiante. En ce qui concerne le système Ag/AiO₂, nous avons remarqué une chute importante de la température de l’émetteur par rapport à la température ambiante, avec une différence de la température de l’émetteur par rapport à la température ambiante, avec une différence de 11.2 K (11.2 °C). Les résultats de mesures des propriétés optiques de ces systèmes montrent d’une part que le refroidissement radiatif est réalisé par la réflexion du visible et la transmission de l’infrarouge pour le système CdTe/Si et d’autre part par la fenêtre (Ag/SiO₂) qui réfléchit les rayonnements du visible et d’infrarouge en provenance des sources extérieurs. A sa température d’équilibre, la fenêtre Ag/SiO₂ évacue parfaitement l’infrarouge parvenant de l’émetteur par l’effet de réémission. Cette étude peut être exploitée dans des domaines pratiques, précisément les problèmes d’exploitation et de développement des systèmes de contrôle passif de la température pour porter des solutions aux nombreux problèmes liés à la conservation des aliments et de climatisation.