Un moteur qui permet à un drone de voler pendant des jours
Les chercheurs de l’Université de Berkeley viennent de battre un nouveau record d’efficacité photovoltaïque, un exploit qui pourrait déboucher sur un moteur ultra-léger capable de propulser des drones pendant des jours.
Un moteur pouvant fonctionner pendant des jours
Au cours des 15 dernières années, l’efficacité de la conversion de la chaleur en électricité grâce au système photovoltaïque a stagné à 23%. Mais une découverte physique révolutionnaire a permis aux chercheurs de porter cette efficacité à 29%. En utilisant un nouveau concept, les chercheurs visent désormais une efficacité proche de 50% en appliquant des concepts scientifiques bien établis.
Cette avancée a de grandes implications pour les technologies qui utilisent actuellement des batteries pour l’alimentation. La thermophotovoltaïque est une source d’alimentation ultra-légère qui pourrait permettre aux drones et autres véhicules aériens sans pilote de fonctionner de manière continue pendant plusieurs jours. Il pourrait également être utilisé pour alimenter des sondes de l’espace pendant des siècles et éventuellement une maison entière avec un générateur de la taille d’une enveloppe.
«Les thermophotovoltaïques sont compacts et extrêmement efficaces pour une large gamme d’applications, allant de celles nécessitant aussi peu que 100 watts, comme un véhicule aérien léger sans pilote, à 100 mégawatts, fournissant de l’électricité à 36 000 foyers. En comparaison, une centrale à cycle combiné de 100 mégawatts est gigantesque », a déclaré Eli Yablonovitch, professeur d’électrotechnique et d’informatique (EECS) et auteur correspondant de cette étude.
En ajoutant un miroir l’efficacité augmente considérablement
Selon Yablonovitch, cette découverte s’appuie sur des travaux qu’il a publiés avec ses étudiants en 2011 et qui ont révélé que la clé pour accroître l’efficacité des cellules solaires n’était pas d’absorber plus de photons (lumière), mais de les émettre. En ajoutant un miroir hautement réfléchissant à l’arrière d’une cellule photovoltaïque, ils ont ainsi battu des records d’efficacité à l’époque et ont continué à le faire grâce à des recherches ultérieures.
«Le miroir crée un gaz photonique luminescent infrarouge dense dans la cellule solaire, un phénomène qui ajoute de la tension», a déclaré Yablonovitch.
Son équipe a récemment découvert que ce miroir pouvait faire double emploi. En fait, cela résout l’un des plus grands défis de la thermophotovoltaïque: comment exploiter les photons thermiques (chaleur) qui ont trop peu d’énergie pour produire de l’électricité. Il s’avère que le miroir peut réfléchir ces petits photons pour réchauffer la source thermique, offrant ainsi une seconde chance à un photon de haute énergie d’être créé et de générer de l’électricité. Ce phénomène mène à une efficacité sans précédent.
«Nous avons obtenu ce résultat record même si nous utilisons simplement un simple miroir en or. Nous allons maintenant ajouter une couche diélectrique au-dessus de l’or, ce qui améliorera notre efficacité de 36% », a déclaré Luis M. Pazos Outόn, chercheur post-doctoral à l’EECS et l’un des principaux auteurs de cette étude.
Les chercheurs pourront atteindre une efficacité de 50%
«En augmentant simplement la réflectivité, nous obtiendrons une efficacité de 36%. Mais en apportant d’autres modifications à la cellule, en utilisant des techniques éprouvées dans la littérature scientifique, nous savons que nous pouvons atteindre une efficacité de 50% », a déclaré Zunaid Omair, chercheur diplômé à l’EECS et auteur principal de cette étude. « Avant nos recherches, l’efficacité de la thermophotovoltaïque avait stagné à 23% pendant une longue période de temps, donc passer de 23 à 29% est une très grosse amélioration. »
Cette recherche a été publiée dans PNAS.
Source University of California, Berkeley
Crédit photo : Pixabay