Cellule anti-solaire : une cellule photovoltaïque qui fonctionne la nuit

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L’un des inconvénients majeurs des panneaux solaires photovoltaïques est qu’ils ne produisent pas d’électricité la nuit. L’énergie générée durant la journée doit ainsi être stockée pour être utilisée le soir. Et si nous pouvions développer des panneaux solaires qui produisent de l’électricité la nuit ? Selon Jeremy Munday, professeur au Département de génie électrique et informatique de l’UC Davis, c’est tout à fait possible. Une cellule photovoltaïque spécialement conçue à cet effet pourrait générer jusqu’à 50 watts d’énergie par mètre carré dans des conditions idéales la nuit, soit environ un quart de ce qu’un panneau solaire conventionnel peut générer durant la journée.

Munday, qui a récemment rejoint l’UC Davis, développe des prototypes de ces cellules solaires nocturnes capables de générer de petites quantités d’énergie. Les chercheurs espèrent maintenant améliorer la puissance de sortie et l’efficacité du système.

Le fonctionnement serait similaire à celui d’une cellule solaire normale, mais implique un processus inverse. Un objet qui est chaud par rapport à son environnement émettra de la chaleur sous forme de lumière infrarouge. Une cellule solaire conventionnelle est froide (par rapport au rayonnement solaire), elle absorbe donc la lumière.

L’espace est un endroit extrêmement froid, donc si un objet chaud est pointé vers le ciel, il irradiera de la chaleur en sa direction. Ce phénomène est notamment utilisé pour le refroidissement nocturne depuis des centaines d’années. « Au cours des cinq dernières années, il y a eu beaucoup d’intérêt pour les appareils qui peuvent produire de l’énergie pendant la journée (en exploitant la lumière du Soleil) », a déclaré Munday.

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panneau photovoltaique comparaison panneau thermoradiatif
Une cellule photovoltaïque classique (à gauche) absorbe les photons de la lumière du soleil et génère un courant électrique. Une cellule thermoradiative (à droite) quant à elle, génère un courant électrique lorsqu’elle rayonne de la lumière infrarouge (chaleur) vers le froid extrême de l’espace profond. Les ingénieurs de l’UC Davis proposent que de telles cellules pourraient générer une quantité importante d’énergie et aider à équilibrer le réseau électrique sur le cycle jour-nuit. Crédits : Tristan Deppe/Jeremy Munday, UC Davis

Générer de l’énergie en rayonnant de la chaleur

Il existe un autre type de dispositif appelé « cellule thermoradiative », qui génère de l’énergie en rayonnant de la chaleur vers son environnement. Les chercheurs ont notamment exploré son utilisation pour capter la chaleur résiduelle des moteurs.

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« Nous nous sommes dits : et si nous prenions l’une de ces cellules et la placions dans une zone chaude en la pointant vers le ciel », a déclaré Munday. Cette cellule thermoradiative pointée vers le ciel nocturne émettrait un rayonnement infrarouge, car elle est plus chaude que l’espace extra-atmosphérique.

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« Une cellule solaire ordinaire génère de l’énergie en absorbant la lumière du Soleil, ce qui provoque l’apparition d’une tension à travers l’appareil et la circulation du courant. Dans ces nouveaux appareils, la lumière est plutôt émise et le courant et la tension vont dans la direction opposée, mais cela génère toujours de l’énergie », a déclaré Munday. « Cela nécessite des matériaux différents, mais la physique est la même ».

L’appareil fonctionnerait également pendant la journée, pour autant que la lumière directe du soleil soit bloquée. Parce que ce nouveau type de cellule solaire pourrait potentiellement fonctionner 24h/24, elle constitue une option intéressante pour équilibrer le réseau électrique sur le cycle jour-nuit.

Source : ACS Photonics

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