Les scientifiques créent un prototype qui produit de l’électricité à partir de l’ombre

Cela ressemble à un film de science-fiction, mais le générateur d’énergie à effet d’ombre (SEG) récemment dévoilé est un véritable prototype. Ce concept fascinant pourrait nous aider à transformer la façon dont l’énergie renouvelable est produite à l’intérieur.

Le SEG (Shadow-Effect Energy Generator) utilise le contraste entre l’obscurité et la lumière pour produire de l’électricité. Il est constitué d’une série de fines bandes de film d’or sur une plaquette de silicium, placée sur une base en plastique souple.

Alors que les ombres sont généralement un problème pour la production d’énergie solaire renouvelable, ici, elles sont en fait exploitées pour continuer à produire de l’électricité. Cette technologie – qui est moins chère à produire qu’une cellule solaire typique, selon ses développeurs – produit de petites quantités d’énergie et pourrait être utilisée dans des gadgets mobiles, par exemple.

« Les ombres sont omniprésentes, et nous les prenons souvent pour acquises », déclare le spécialiste des matériaux Tan Swee Ching, de l’université nationale de Singapour (NUS). « Dans les applications photovoltaïques ou optoélectroniques classiques où une source de lumière constante est utilisée pour alimenter les appareils, la présence d’ombres est indésirable, car elle dégrade les performances des appareils ».

« Dans ce travail, nous avons capitalisé sur le contraste d’éclairage causé par les ombres comme source indirecte d’énergie. Le contraste d’éclairage induit une différence de tension entre les parties ombrées et les parties éclairées, ce qui se traduit par un courant électrique. Ce nouveau concept de récolte d’énergie en présence d’ombres est sans précédent ».

C’est ce contraste entre l’ombre et la lumière qui rend vraiment efficace le dispositif SEG : sous des ombres changeantes, le générateur d’énergie à effet d’ombre est deux fois plus efficace que les cellules solaires classiques dans les mêmes conditions, a découvert l’équipe.

Lorsque le SEG est complètement dans l’ombre, ou complètement dans la lumière (lorsque les tensions entre les bandes sont toutes similaires), il produit une très faible quantité d’électricité, voire rien du tout.

Avec les ombres qui passent – causées par les nuages ou les branches d’arbres qui ondulent peut-être, ou simplement par le mouvement du Soleil – l’appareil est capable de produire assez d’énergie (1,2 V) pour faire fonctionner une montre numérique, a démontré l’équipe. Cette capacité pourrait bien être renforcée à l’avenir également.

« Nous avons également découvert que la surface optimale pour la production d’électricité est lorsque la moitié de la cellule SEG est éclairée et l’autre moitié à l’ombre, car cela donne une surface suffisante pour la génération et la collecte de charges respectivement », explique le physicien Andrew Wee, de la NUS.

Le SEG fait également office de capteur : il peut enregistrer les ombres qui passent au-dessus de lui afin d’enregistrer le mouvement des objets qui passent. Cela pourrait avoir diverses applications dans les appareils domestiques intelligents connectés, par exemple, et pourrait même être utilisé pour créer des capteurs auto-alimentés.

Mais il reste encore beaucoup de travail à faire : les chercheurs veulent maintenant essayer de réduire le coût de leur SEG, peut-être en remplaçant le film d’or par un autre matériau. Il pourrait également être adapté pour être porté plus tard.

À l’avenir, plus nous disposerons de moyens de production d’électricité renouvelable, plus nous pourrons faire preuve d’imagination avec nos gadgets et moins nous devrons compter sur les combustibles fossiles pour la production d’énergie. Des ombres peuvent désormais être ajoutées à la liste des sources d’énergie alternatives, aux côtés de la neige et du froid de l’espace.

« Avec son rapport coût-efficacité, sa simplicité et sa stabilité, notre SEG offre une architecture prometteuse pour générer de l’énergie verte à partir des conditions ambiantes jusqu’à l’électronique de puissance, et comme partie d’un système de capteurs intelligents, en particulier dans les bâtiments », écrivent les chercheurs dans leur article publié.

La recherche a été publiée dans Energy & Environmental Science.

Traduit par Anguille sous roche