L'image au microscope électronique montre l'air (gris le plus foncé) pris en sandwich entre le support en ou en bas et le semi-conducteur en haut, soutenu sur des faisceaux d'or. Crédit image: Dejiu Fan, Groupe Composants et Matériaux Optoélectroniques UM

Etats Unis : de nouvelles cellules thermophotovoltaïques capables de générer davantage d’énergie

Innovation Une

 

Des scientifiques de l’université du Michigan viennent d’annoncer la conception de nouvelles cellules thermophotovoltaïques capables de générer davantage d’électricité. Une innovation qui permettrait de faire baisser le prix du stockage de l’énergie renouvelable sous forme de chaleur, ainsi qu’à récupérer la chaleur résiduelle des tuyaux d’échappement et des cheminées.

Une innovation plus économe

Des chercheurs de l’université du Michigan (Etats Unis) annocent avoir mis au point de nouvelles cellules thermophotovoltaïques pouvant générer plus d’énergie que les panneaux traditionnels. Ces derniers ne renvoient « que » 95% des photons traversant le semi-conducteur dont ils disposent. L’équipe de l’université du Michigan a donc cherché à améliorer le rendement de ces cellules en ajoutant une couche d’air entre le semi-conducteur et le support en or.

L’or est un meilleur réflecteur si la lumière le frappe après avoir voyagé dans l’air, plutôt que de venir directement du semi-conducteur. Cette nouvelle caractéristique a permis de porter à 99% la réflectivité du support, qui renvoie ainsi davantage de photons suffisamment chargés. Il s’agit d’« un travail de recyclage », ont estimé les professeurs d’ingénierie Steve Forrest et Paul G. Goebel. « L’énergie émise par la banque de chaleur a plus de 100 chances de se voir absorbée par la cellule solaire avant qu’elle ne se perde », ajoutent-ils. « Cette approche du stockage d’énergie à l’échelle du réseau suscite un intérêt général car dix fois moins chère que l’utilisation de batteries», a déclaré de son côté Andrej Lenert, professeur assistant de génie chimique.

Une idée pas claire au début

Au départ, l’étudiant au doctorat en génie électrique et en informatique Dejiu Fan a hésité à faire une telle cellule. Fan a expliqué que l’épaisseur de la couche d’air devait être très précise – à quelques nanomètres près – pour refléter les photons d’énergie inférieure. De plus, le semi-conducteur fragile ne mesure que 1,5 micromètre (0,0015 millimètre) d’épaisseur. « Il n’était pas clair au début si cette structure de ‘pont aérien’, avec une si longue portée et sans aucun support mécanique au milieu, pouvait être construite avec une haute précision et survivre à de multiples processus de fabrication difficiles », a déclaré Fan.

Porter la réflectivité à 99,9%

Andrej Lenert envisage déjà d’augmenter encore l’efficacité de ses cellules thermophotovoltaïques, en ajoutant des couches d’air supplémentaires au pourcentage de photons réfléchis. Par exemple, augmenter la réflectivité à 99,9% donnerait à la chaleur 1000 chances de se transformer en électricité. L’université du Michigan a déjà déposé une demande de brevet et recherche désormais des partenaires commerciaux pour mettre sa technologie sur le marché.


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