Aussi utile que la technologie moderne des panneaux solaires soit dans la quête humaine pour passer à l'énergie renouvelable, ces panneaux ne peuvent pas produire d'électricité la nuit.
Aujourd'hui, de nouvelles recherches suggèrent qu'il serait peut-être possible de concevoir des panneaux pouvant fonctionner 24 heures sur 24.
Dans des conditions optimales la nuit, ces cellules photovoltaïques spécialement conçues peuvent générer jusqu'à un quart de l'énergie qu'elles génèrent pendant la journée, selon des recherches.
Pour y parvenir, des éléments de rayonnement thermique sont nécessaires – des dispositifs qui génèrent de l'énergie par refroidissement par rayonnement lorsque le rayonnement infrarouge ou thermique quitte l'élément et produit une petite quantité d'énergie dans le processus.
Les éléments thermo-rayonnants sont déjà testés dans des domaines tels que la fabrication et la construction mécanique où ils sont utilisés pour convertir la chaleur perdue, comme les températures élevées générées par les moteurs.
Dans le cas d'un panneau solaire de nuit, l'utilisation de telles cellules est le moyen d'utiliser ce procédé.
«Nous avons pensé que si nous prenions l'un de ces appareils, le mettions dans un endroit chaud et le pointions vers le ciel», explique Jeremy Munday, ingénieur électricien et informaticien de l'Université de Californie à Davis.
Pour obtenir cet effet en utilisant le rayonnement infrarouge, nous avons besoin de différents types de matériaux pour les panneaux solaires conventionnels, qui ont tendance à se concentrer sur la lumière visible.
L'étape suivante consiste à déterminer quelle combinaison de matériaux et d'électronique peut créer un panneau efficace qui peut utiliser le ciel nocturne et ses environs comme radiateur.
«Une cellule solaire typique génère de l'énergie en absorbant la lumière du soleil, ce qui provoque l'apparition de tension et de courant sur l'appareil», explique Munday. “Dans ces nouveaux appareils, de la lumière est émise et le courant et la tension vont dans la direction opposée, mais vous générez toujours de l'énergie.”
“Vous devez utiliser des matériaux différents, mais la physique est la même.”
Selon les calculs des chercheurs, les panneaux solaires peuvent produire jusqu'à 50 watts d'électricité par mètre carré dans des conditions idéales.
C'est une idée qui est explorée par plusieurs groupes de recherche. L'année dernière, nous avons vu un système expérimental créé par des scientifiques de l'Université de Stanford qui utilisait également le déséquilibre thermique entre le ciel nocturne et la Terre pour générer de l'électricité à partir du rayonnement infrarouge.
Bien qu'il y ait un long chemin à parcourir pour adapter correctement cette technologie et l'appliquer dans la pratique, Mandei et ses collègues développent actuellement des prototypes, mais c'est un moyen potentiellement relativement bon marché et peu coûteux de maintenir les panneaux solaires opérationnels 24 heures sur 24.
«L'espace profond offre un dissipateur de chaleur intrigant à basse température capable de fournir de l'énergie jour et nuit grâce à l'utilisation intelligente de la photonique, de l'optique et de la science des matériaux», concluent les chercheurs dans leur article.
L'étude a été publiée dans ACS Photonics.
