Le photovoltaïque sans soleil est une technologie photovoltaïque qui n’exige pas la lumière du soleil pour produire de l’électricité. Cette technique a été développée par une équipe de chercheurs du Massachusetts Institute of Technology. Les cellules photovoltaïques convertissent la lumière en électricité de la manière la plus efficace à des longueurs d’ondes spécifiques. La surface de la technologie photovoltaïque sans soleil est conçue de manière à convertir l’énergie thermique en longueurs d’onde spécifiques. Cela augmente l’efficacité des systèmes thermophotovoltaïques existants (TPV).
Principe de travail
La surface de ce matériau est gravée avec des milliards de piqûres à l’échelle nanométrique, de sorte qu’elle émet une onde aux longueurs d’onde spécifiées et supprime les autres longueurs d’onde qui ne sont pas nécessaires. Lorsque la surface est exposée à l’énergie thermique, elle émet de l’énergie lumineuse aux longueurs d’onde requises. Les atomes libèrent des électrons libres lorsque le rayonnement est appliqué, générant ainsi de l’électricité.
Développement
Un appareil qui utilise des radio-isotopes est capable de produire de l’électricité jusqu’à 30 ans sans interruption en utilisant un processus appelé décroissance radioactive. Un autre dispositif similaire a été développé par des chercheurs du MIT, qui utilisent le butane comme source de combustible. Il a la taille d’un bouton et est estimé à fonctionner trois fois plus longtemps qu’une batterie lithium-ion de taille similaire et a l’avantage de se recharger immédiatement lors du ravitaillement. La thermo-photovoltaïque, une technologie développée dans les années 1960, est capable de convertir l’énergie thermique en électricité. On savait auparavant que la lumière du soleil n’était pas absolument nécessaire pour que les cellules photovoltaïques fonctionnent. Le rayonnement infrarouge n’est pas utilisé efficacement dans les matériaux photovoltaïques caractérisés par une bande interdite faible, bien que les performances soient comparativement meilleures que les cellules photovoltaïques au silicium normales. Un exemple de photovoltaïque utilisant la chaleur est une diode photovoltaïque qui produit de l’électricité à partir de la chaleur dégagée par un émetteur thermique alimenté par des hydrocarbures.
Dans les systèmes photovoltaïques sans soleil, l’émetteur thermique décrit ci-dessus est réglé finement pour émettre des longueurs d’ondes spécifiques que la diode photovoltaïque peut utiliser, tout en arrêtant les longueurs d’ondes qui ne peuvent pas être utilisées par la diode. Ceci est réalisé en gravant des caractéristiques de crêtes et de trous à l’échelle nanométrique sur un cristal photonique de sorte que la lumière traversant le cristal puisse être modifiée.
Opération
Une plaque de tungstène est utilisée comme émetteur thermique avec des milliards de puits nanométriques à la surface, chaque puits agissant comme un résonateur. Lors du chauffage, des longueurs d’onde spécifiques sont émises par la dalle car elles génèrent un spectre d’émission altéré.
Applications
Le photovoltaïque sans soleil peut être utilisé dans des appareils électroniques tels que les smartphones. Sa valeur de densité actuelle a la capacité de tripler dans les années à venir, alors qu’il pourrait alimenter un smartphone pendant plus de 20 jours sans avoir à recharger entre les deux. Il peut également être utilisé pour utiliser la chaleur perdue des appareils électriques tels que les téléviseurs et les appareils électroniques tels que les téléphones portables.