Une équipe de Berkeley a battu un nouveau record d'efficacité thermique photovoltaïque et marque la voie vers un moteur ultraléger capable d'alimenter des drones pendant des jours.
Au cours des 15 dernières années, l'efficacité de la conversion de la chaleur en électricité a stagné à 23%. Aujourd'hui, une brillante intuition a permis à un groupe de chercheurs de franchir une nouvelle étape, la portant à 29%. L'objectif, enfin concret, est désormais d'atteindre 50% d'efficacité avec un nouveau design et une utilisation encore plus judicieuse de ces nouveaux critères.
Les implications
Les recherches de Berkeley ont des conséquences directes et importantes sur toutes les technologies qui nécessitent des batteries lourdes pour fonctionner.
Le photovoltaïque thermique est une source alternative ultralégère qui permettra à une large gamme d'aéronefs sans pilote de voler en continu pendant des jours avant de décharger. Il peut également être utilisé pour alimenter des sondes spatiales pendant des siècles, et dans un proche avenir pour pouvoir alimenter une maison entière avec un générateur de la taille d'une enveloppe.
Les travaux des chercheurs de l'UC Berkeley ont été rassemblés dans un article publié cette semaine dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences.
"Le photovoltaïque thermique est compact et très efficace pour une large gamme d'applications. De ceux qui nécessitent un minimum de 100 watts (un petit drone) à ceux qui nécessitent 100 mégawatts (électricité pour 36.000 foyers)," Il dit Eli Yablonovitch, Professeur de génie électrique et de sciences informatiques, ainsi que co-auteur de l'étude.
Comment fonctionne le principe
Selon Yablonovitch, ces résultats découlent du travail qu'il a fait avec ses étudiants et publié il y a 8 ans, en 2011. Dans ce travail extrêmement talentueux, l'idée était que la clé pour améliorer le solaire il aurait fallu non seulement absorber plus de photons, mais aussi les émettre. En ajoutant un miroir à haute réflectance à l'arrière d'une cellule photovoltaïque, l'équipe a battu le record d'efficacité et en perfectionnant la technique, elle continue à obtenir des résultats.
«Ce que le miroir peut faire, c'est créer un gaz photonique luminescent infrarouge dense à l'intérieur de la cellule solaire. Un phénomène qui augmente la tension, " dit Yablonovitch.
L'équipe a constaté que la présence de ce miroir peut résoudre l'un des plus grands défis dans le domaine de la recherche photovoltaïque thermique: comment utiliser des photons qui ont trop peu d'énergie pour produire de l'électricité.
Un miroir les fait simplement «revenir» en jeu et rebondir sur le champ de bataille, les engageant dans le processus de génération d'énergie.
«Un résultat jamais atteint dans l'histoire avec un simple miroir doré. Maintenant, nous allons ajouter une couche électrique sous celle du miroir, et nous allons immédiatement porter le rendement à 36% ». dés Luis M. Pazos Outόn, un autre des auteurs.
C'est un résultat déjà extraordinaire, et atteindre 50% d'efficacité est désormais vraiment à notre portée.
Voici l'étude: Zunaid Omair et al. Conversion de puissance thermophotovoltaïque ultra efficace par filtrage spectral de bande passante, Actes de la National Academy of Sciences (2019). DOI: 10.1073 / pnas.1903001116
