35% d’efficacité du solaire à l’électricité : qui dit mieux?

Image provenant de http://www.homemadeenergyreview.com/Il existe quelques façons de produire de l’électricité directement des rayons du soleil :

  1. Utiliser des matériaux photovoltaïques qui convertissent l’énergie solaire directement en électricité;
  2. Utiliser l’énergie thermique du soleil et, à l’aide de miroirs, Image provenant de http://www.your-solar-energy-home.com/concentrer cette lumière pour générer de la vapeur d’eau et produire l’électricité à l’aide de turbines à vapeur

 

Il existe une autre façon, moins connue, pour produire de l’électricité à partir de l’énergie solaire: en faisant usage de cellules thermophotovoltaïques et des concentrateurs de rayons solaires. Selon Wikipédia,

«Une cellule thermophotovoltaïque est une cellule photovoltaïque optimisée pour la conversion en électricité d’un rayonnement électromagnétique infrarouge. Cette technologie, conceptualisée par Pierre Aigrain et réalisée pour la première fois par Henry Kolm au MIT en 1956, est à présent activement investiguée de par le monde car elle permettrait d’élargir sensiblement le spectre de longueurs d’onde susceptibles d’être converties en électricité, et donc d’étendre les domaines d’application de l’énergie photovoltaïque. Elle se heurte néanmoins à des difficultés techniques qui limitent fortement le rapport de son efficacité énergétique à son coût de revient.».

Des chercheurs du MIT à Cambridge aux États-Unis, ont trouvé une façon d’utiliser des cellules thermophotovoltaïques sans avoir besoin de miroirs concentrateurs, ce qui pourrait permettre de créer des systèmes solaires simples, moins onéreux… et très efficaces, en s’inspirant par biomimétisme, de l’effet de serre produit sur la Terre…

Image provenant de http://naturalrunningcenter.com/

Avez-vous déjà mis les pieds sur de l’asphalte relativement nouvelle par une chaude journée ensoleillée? Ne pas s’y aventurer nus pieds… ou, si c’est le cas, rester sur la ligne blanche car ça brule comme de l’eau bouillante! Encore une chance que l’asphalte irradie presque immédiatement la chaleur qu’elle absorbe. Imaginez maintenant que vous puissiez empêcher la chaleur absorbée par l’asphalte de s’enfuir : elle deviendrait pratiquement liquide. Cette chaleur produite utilisée avec des cellules thermophotovoltaïques pourraient permettre de rendre obsolète l’usage des miroirs concentrateurs. C’est en somme le principe de fonctionnement des cellules solaires conçues par Peter Bermel et ses collègues chercheurs du «Research Laboratory of electronics» du MIT.

Image provenant de http://www.nanoscalereslett.com/

Illustration d'une cellulaire solaire thermphotovoltaïque à angle sélectif

Image provenant de http://effetdeserre.canalblog.com/

Les rayons infrarouges du soleil entrent dans les cellules par les petits trous à la surface du capteur. En utilisant un cristal photonique, composé d’angles précis, les rayons reflétés ne peuvent toutefois plus sortir que par quelques petits angles du matériau, la majorité du rayonnement se trouvant emprisonné, chauffant encore plus le matériau, de façon similaire à l’effet de serre terrestre.

Image provenant de http://upload.wikimedia.org/

Bracelet monté d'une opale, cristal photonique naturel

Les cellules conçues seront faciles à produire en manufacture selon Peter Bermel, en utilisant l’approche normalisée de fabrication des «chips». Le taux d’efficacité de ce système est estimé à environ 35%, ce qui dépasse le taux théorique maximal des cellules photovoltaïques conventionnelles.

Prochaines étapes

Après avoir réussi à démontrer théoriquement l’efficacité du concept, l’équipe de chercheurs vont faire le choix des matériaux en relation avec leur efficicience et fabriquer des prototypes pour démontrer la faisabilité de ces cellules.

Les résultats de leur recherche ont été publiés le 6 octobre 2011 dans la revue scientifique «Nanoscale Research Letters».

Références

MIT nouvelles                    Document de recherche

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