Recherche qui vient d'être publiée dans Science Advances (je te le mets en lien ici) montre un bond en avant incroyable dans le domaine de la technologie des capteurs. Assez gros pour laisser perplexe. En fait, le document présente un capteur de lumière, une photodiode, capable de convertir la lumière en un signal électrique avec une efficacité incroyable de 200%.
Oui, vous avez bien compris : l’appareil, basé sur la physique quantique, produirait plus d’énergie qu’il n’en reçoit. Ne bougez pas le nez, je l'ai déjà fait : et pourtant, l'étude est là.
Et cela pourrait un jour conduire à des systèmes de surveillance de la santé qui n'ont pas besoin d'alimentation, ou qui sait quoi d'autre : mais procédons étape par étape.
Comment fonctionne une photodiode
Lorsqu'on parle de photodiodes, l'efficacité fait référence à nombre de particules lumineuses pouvant être converties en signaux électriques. Mais il existe un aspect plus spécifique que les scientifiques prennent en considération : le rendement des photoélectrons. En résumé, le nombre d'électrons générés par les photons frappant le capteur de lumière.
Ce type de rendement est déterminé par ce qu’on appelle l’efficacité quantique, c’est-à-dire la capacité d’un matériau à produire des particules porteuses de charges à un niveau fondamental. "Ce qui compte dans le monde des photodiodes, c'est l'efficacité quantique", confirme-t-il René Janssen, ingénieur chimiste à l'Université d'Eindhoven. "Au lieu de la quantité totale d'énergie solaire, ce qui compte, c'est le nombre de photons que la diode convertit en électrons." C'est précisément cette efficacité quantique qui détermine le rendement des photoélectrons, et donc l'efficacité de la photodiode.
Un capteur de lumière qui bat tous les records
L'équipe de recherche a commencé l'étude en assemblant un dispositif qui combine deux types de cellules solaires : des cellules pérovskites et des cellules organiques. Le résultat a été une première efficacité quantique surprenante de 70 % : le point de départ déjà très encourageant a incité les chercheurs à aller plus loin, introduisant un feu vert supplémentaire pour tenter d'améliorer encore les performances de l'appareil.
Et il semble qu'ils aient réussi : en fait, l'appareil a dépassé toutes les attentes. L'efficacité quantique de la photodiode a été augmentée à 200 %, et même si la raison de cette augmentation n'est pas encore tout à fait claire, les chercheurs ont quelques hypothèses.
Lorsque les photons frappent le matériau de la photodiode, les électrons sont excités et migrent, créant une accumulation de charge qui peut être convertie en courant électrique.
"Nous émettons l'hypothèse que l'introduction de lumière verte pourrait libérer des électrons sur la couche de pérovskite", dés l'ingénieur chimiste Riccardo Olléaro, de l'Université de Technologie d'Eindhoven, parmi les auteurs de la recherche. "Ces électrons ne sont ensuite convertis en courant que lorsque les photons touchent une couche différente."
En d’autres termes, chaque fois qu’un photon infrarouge est converti en électron, il recevrait la « compagnie » d’un électron « bonus », ce qui expliquerait l’incroyable efficacité de 200 % (et potentiellement plus).
Capteur de lumière « impossible » : pourquoi cela peut être très important
De nombreuses questions restent encore sans réponse et les recherches se poursuivent, mais elles peuvent conduire à des développements passionnants pour l'avenir de l'énergie propre à moyen terme.
Dans l’immédiat, les effets positifs de cette technologie pourraient être ceux dans le domaine du diagnostic. Un capteur de lumière aussi efficace pourrait détecter même les moindres changements de lumière à de plus grandes distances, ce qui le rend particulièrement utile pour mesurer la fréquence cardiaque et la pression artérielle.
L’équipe de recherche a utilisé cette photodiode ultra fine (cent fois plus fine qu’une feuille de journal) pour mesurer les changements de lumière infrarouge réfléchie par un doigt à une distance de plus d’un mètre. À partir de là, vous pouvez mesurer pas mal de choses.
A l'avenir
Une telle technologie peut permettre à une personne de connaître son état vital à distance, sans porter d'appareils.
Des paramètres tels que la pression artérielle, la fréquence cardiaque et la fréquence respiratoire peuvent être observés sans rien toucher. Pas même avec une montre connectée. Cela peut être fait simplement en étant à portée d'un appareil basé sur un capteur de lumière comme celui-ci.
Il est en effet vrai de dire que « tout est illuminé ».
