Un nouveau type de cellule « solaire » montre que nous pouvons produire de l’électricité même la nuit
La technologie solaire conventionnelle absorbe les rayons du soleil pour produire une tension.
Aussi étrange que cela puisse paraître, certains matériaux sont capables de fonctionner en sens inverse, produisant de l’énergie en renvoyant de la chaleur dans le ciel froid de la nuit.
Une équipe d’ingénieurs australiens vient de démontrer cette théorie en action, en utilisant le type de technologie que l’on trouve couramment dans les lunettes de vision nocturne pour produire de l’énergie.
Jusqu’à présent, le prototype ne génère qu’une petite quantité d’énergie, et il est probablement peu probable qu’il devienne une source compétitive d’énergie renouvelable à lui seul – mais couplé à la technologie photovoltaïque existante, il pourrait exploiter la petite quantité d’énergie fournie par le refroidissement des cellules solaires après une longue et chaude journée de travail.
“Le photovoltaïque, la conversion directe de la lumière du soleil en électricité, est un processus artificiel que les humains ont développé afin de convertir l’énergie solaire en électricité”, explique Phoebe Pearce, physicienne de l’université de Nouvelle-Galles du Sud.
“En ce sens, le processus thermoradiatif est similaire ; nous détournons l’énergie circulant dans l’infrarouge d’une Terre chaude vers l’Univers froid.”
En mettant les atomes de n’importe quel matériau en émoi sous l’effet de la chaleur, vous forcez leurs électrons à générer des ondulations de faible énergie du rayonnement électromagnétique sous forme de lumière infrarouge.
Aussi terne que puisse être cette agitation électronique, elle peut néanmoins déclencher un lent courant électrique. Tout ce qu’il faut, c’est un signal de circulation d’électrons à sens unique appelé diode.
Composée de la bonne combinaison d’éléments, une diode peut faire circuler les électrons dans la rue tout en perdant lentement sa chaleur au profit d’un environnement plus frais.
Dans ce cas, la diode est composée de tellurure de mercure-cadmium (MCT). Déjà utilisé dans des dispositifs qui détectent la lumière infrarouge, le MCT a la capacité d’absorber la lumière infrarouge de moyenne et longue portée et de la transformer en courant.
Ce qui n’est pas encore tout à fait clair, c’est la manière dont cette astuce particulière pourrait être utilisée efficacement comme source d’énergie réelle.
Chauffé à environ 20 degrés Celsius, l’un des détecteurs photovoltaïques MCT testés a généré une densité de puissance de 2,26 milliwatts par mètre carré.
Certes, ce n’est pas exactement suffisant pour faire bouillir une carafe d’eau pour votre café du matin. Il vous faudrait probablement suffisamment de panneaux MCT pour couvrir quelques pâtés de maisons pour cette petite tâche.
Mais là n’est pas la question, car nous n’en sommes encore qu’aux premiers jours dans ce domaine et la technologie a le potentiel de se développer considérablement à l’avenir.
“Pour l’instant, la démonstration que nous avons avec la diode thermoradiative est relativement très faible en puissance. L’un des défis consistait à la détecter”, explique Ned Ekins-Daukes, chercheur principal de l’étude.
“Mais la théorie dit qu’il est possible pour cette technologie de produire à terme environ 1/10e de la puissance d’une cellule solaire.”
Avec de tels rendements, il pourrait valoir la peine de tisser des diodes MCT dans des réseaux photovoltaïques plus classiques afin qu’elles continuent à alimenter les batteries longtemps après le coucher du soleil.
Pour être clair, l’idée d’utiliser le refroidissement de la planète comme source de rayonnement à faible énergie est une idée que les ingénieurs entretiennent depuis un certain temps déjà. Différentes méthodes ont donné des résultats différents, chacune ayant ses propres coûts et avantages.
Pourtant, en testant les limites de chacune d’entre elles et en affinant leur capacité à absorber une plus grande partie de la bande infrarouge, nous pouvons créer une série de technologies capables d’extraire chaque goutte d’énergie de n’importe quel type de chaleur résiduelle.
“En bout de ligne, cette technologie pourrait potentiellement récolter cette énergie et supprimer le besoin de batteries dans certains appareils – ou aider à les recharger”, explique M. Ekins-Daukes.
“Ce n’est pas quelque chose où l’énergie solaire conventionnelle serait nécessairement une option viable.”
Cette recherche a été publiée dans ACS Photonics.
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Source : ScienceAlert – Traduit par Anguille sous roche
