L’aluminium est-il bon pour les panneaux solaires ?

L'aluminium (ou aluminium en anglais américain et anglais canadien) est un élément chimique portant le symbole Al et le numéro atomique 13. L'aluminium a une densité inférieure à celles des autres métaux courants, environ un tiers de celle de l'acier. Il a une grande affinité pour l’oxygène et forme une couche protectrice d’oxyde en surface lorsqu’il est exposé à l’air. L’aluminium ressemble visuellement à l’argent, tant par sa couleur que par sa grande capacité à réfléchir la lumière. Il est doux, non magnétique et ductile. Il possède un isotope stable, 27Al ; cet isotope est très courant, ce qui fait de l'aluminium le douzième élément le plus répandu dans l'Univers. La radioactivité du 26Al est utilisée en radiodatation.

Chimiquement, l’aluminium est un métal de post-transition du groupe du bore ; comme c'est courant pour le groupe, l'aluminium forme des composés principalement à l'état d'oxydation +3. Le cation aluminium Al3+ est petit et hautement chargé ; en tant que tel, il est polarisant et les liaisons formées par l’aluminium tendent vers la covalence. La forte affinité pour l'oxygène conduit à une association commune de l'aluminium avec l'oxygène naturel sous forme d'oxydes ; pour cette raison, l'aluminium se trouve sur Terre principalement dans les roches de la croûte, où il est le troisième élément le plus abondant après l'oxygène et le silicium, plutôt que dans le manteau, et pratiquement jamais sous forme de métal libre.

La découverte de l'aluminium a été annoncée en 1825 par le physicien danois Hans Christian Ørsted. La première production industrielle d'aluminium a été initiée par le chimiste français Henri Étienne Sainte-Claire Deville en 1856. L'aluminium est devenu beaucoup plus accessible au public grâce au procédé Hall-Héroult développé indépendamment par l'ingénieur français Paul Héroult et l'ingénieur américain Charles Martin Hall en 1886, et la production de masse d'aluminium a conduit à son utilisation intensive dans l'industrie et la vie quotidienne. Pendant la Première et la Seconde Guerre mondiale, l’aluminium était une ressource stratégique cruciale pour l’aviation. En 1954, l’aluminium est devenu le métal non ferreux le plus produit, dépassant le cuivre. Au XXIe siècle, la majeure partie de l’aluminium était consommée dans les transports, l’ingénierie, la construction et l’emballage aux États-Unis, en Europe occidentale et au Japon.

Malgré sa prévalence dans l’environnement, aucun organisme vivant n’utilise les sels d’aluminium de manière métabolique, mais l’aluminium est bien toléré par les plantes et les animaux. En raison de l’abondance de ces sels, leur rôle biologique potentiel reste d’un intérêt continu et les études se poursuivent.

Application

Voir aussi : Alliage d'aluminium

La production mondiale d'aluminium en 2016 était de 58,8 millions de tonnes. Il dépassait celui de tout autre métal à l'exception du fer (1 231 millions de tonnes).[138][139]

L'aluminium est presque toujours allié, ce qui améliore sensiblement ses propriétés mécaniques, notamment lorsqu'il est trempé. Par exemple, les feuilles d'aluminium et les canettes de boissons courantes sont des alliages contenant entre 92 et 99 pour cent d'aluminium.[140] Les principaux agents d'alliage sont le cuivre, le zinc, le magnésium, le manganèse et le silicium (par exemple, le duralumin), avec des niveaux d'autres métaux de quelques pour cent en poids.[141] L'aluminium, qu'il soit forgé ou moulé, a été allié avec : du manganèse, du silicium, du magnésium, du cuivre et du zinc, entre autres.[142] Par exemple, la famille d'alliages Kynal a été développée par le fabricant chimique britannique Imperial Chemical Industries.

Canette en aluminium

Les principales utilisations de l’aluminium métallique sont les suivantes :

• Transport (automobiles, avions, camions, wagons, navires, vélos, engins spatiaux, etc.). L'aluminium est utilisé en raison de sa faible densité ;

• Emballage (canettes, film, cadre, etc.). L'aluminium est utilisé car il est non toxique (voir ci-dessous), non adsorbant et résistant aux éclats ;

• Bâtiment et construction (fenêtres, portes, bardage, fil de construction, revêtement extérieur, toiture, etc.). L'acier étant moins cher, l'aluminium est utilisé lorsque la légèreté, la résistance à la corrosion ou les caractéristiques techniques sont importantes ;

• Usages liés à l'électricité (alliages conducteurs, moteurs et générateurs, transformateurs, condensateurs, etc.). L'aluminium est utilisé parce qu'il est relativement bon marché, hautement conducteur, possède une résistance mécanique adéquate, une faible densité et résiste à la corrosion ;

• Une large gamme d'articles ménagers, des ustensiles de cuisine aux meubles. La faible densité, la bonne apparence, la facilité de fabrication et la durabilité sont les facteurs clés de l'utilisation de l'aluminium ;

• Machines et équipements (équipements de transformation, tuyaux, outils). L'aluminium est utilisé en raison de sa résistance à la corrosion, de son caractère non pyrophorique et de sa résistance mécanique.

• Étuis pour ordinateurs portables. Actuellement rarement utilisé sans alliage,[144] mais l'aluminium peut être recyclé et l'aluminium propre a une valeur marchande résiduelle : par exemple, le matériau de la canette de boisson usagée (UBC) a été utilisé pour envelopper les composants électroniques de l'ordinateur portable MacBook Air, du smartphone Pixel 5 ou de la montre intelligente Summit Lite.

Quel est le matériau du panneau solaire ?

Le matériau du cadre solaire est un alliage d’aluminium 6063.

AA 6063 est un alliage d'aluminium, avec du magnésium et du silicium comme éléments d'alliage. La norme contrôlant sa composition est maintenue par The Aluminum Association. Il possède généralement de bonnes propriétés mécaniques et peut être traité thermiquement et soudable. Il est similaire à l'alliage d'aluminium britannique HE9.

Le 6063 est l’alliage le plus couramment utilisé pour l’extrusion d’aluminium. Il permet de former des formes complexes avec des surfaces très lisses adaptées à l'anodisation et est donc populaire pour les applications architecturales visibles telles que les cadres de fenêtres, les cadres de portes, les toits et les cadres de signalisation.

Composition chimique

La composition de l'alliage du 6063 est la suivante : Aluminium aiioy 6063

Élément constitutif	Minimum (% en poids)	Maximum (% en poids)
Aluminium (Al)	97,50%	99,35%
Magnésium (Mg)	0,45%	0,90%
Silicium (Si)	0,20%	0,60%
Fer (Fe)	0	0,35%
Chrome (Cr)	0	0,10%
Cuivre (Cu)	0	0,10%
Manganèse (Mn)	0	0,10%
Titane (Ti)	0	0,10%
Zinc (Sn)	0	0,10%
Autres	0	0,15 % au total (0,05 % chacun)

Propriétés mécaniques :

6063-T5

L'état T5 6063 a une résistance à la traction ultime d'au moins 140 MPa (20 000 psi) dans des épaisseurs allant jusqu'à 13 millimètres (0,5 pouces) et 130 MPa (19 000 psi) à partir de 13 mm (0,5 pouces) d'épaisseur, et une limite d'élasticité d'au moins 97 MPa (14 000 psi) jusqu'à 13 millimètres (0,5 pouces) et 90 MPa (13 000 psi) de 13 à 25 mm (0,5 à 1 po). Il a un allongement de 8%.

6063-T6

L'état T6 6063 a une résistance à la traction ultime d'au moins 190 MPa (28 000 psi) et une limite d'élasticité d'au moins 160 MPa (23 000 psi). Dans des épaisseurs de 3,15 millimètres (0,124 po) ou moins, il a un allongement de 8 % ou plus ; dans les sections plus épaisses, il présente un allongement de 10 %.

Conclusion

Le 6063 est utilisé pour la fabrication architecturale, les cadres de fenêtres et de portes, les tuyaux et tubes ainsi que les meubles en aluminium. Il est donc bon pour une utilisation dans les panneaux solaires.