Une équipe d'ingénieurs de l'Université de Stanford a développé une cellule solaire capable de produire de l'électricité la nuit. Cette cellule photovoltaïque (PV) utilise un processus appelé refroidissement radiatif pour permettre la production d'énergie renouvelable pendant 24 heures.
La recherche intervient à un moment où le nombre d’emplois solaires et d’installations résidentielles augmente. Alors que les panneaux solaires standards peuvent fournir de l’électricité pendant la journée, cet appareil peut servir de « source d’énergie renouvelable continue de jour comme de nuit », selon l’étude publiée cette semaine dans la revue Applied Physics Letters.
L'appareil intègre un générateur thermoélectrique, qui peut tirer de l'électricité de la légère différence de température entre l'air ambiant et la cellule solaire elle-même. "Notre approche peut fournir un éclairage et une alimentation de secours la nuit dans les applications hors réseau et mini-réseaux, où les installations de cellules [solaires] gagnent en popularité", indique l'étude.
"Pendant la journée, une lumière vient du Soleil et frappe la cellule solaire, mais l'inverse se produit pendant la nuit", explique Assawaworrarit. En effet, les panneaux solaires émettent un rayonnement infrarouge comme tout ce qui est plus chaud que le zéro absolu. « En fait, la lumière sort [du panneau solaire] et nous l'utilisons pour produire de l'électricité la nuit. Les photons émis dans le ciel nocturne refroidissent en réalité la cellule solaire », explique-t-il.
Lorsque ces photons quittent la surface du panneau solaire vers le ciel, ils transportent de la chaleur avec eux. Cela signifie que par une nuit claire – lorsqu’il n’y a pas de nuages pour réfléchir la lumière infrarouge vers la Terre – la surface d’un panneau solaire sera quelques degrés plus froide que l’air qui l’entoure. Assawaworrarit et ses collègues profitent de ce différentiel de température. Un générateur thermoélectrique peut capter une partie de la chaleur circulant de l’air plus chaud vers le panneau solaire plus froid et la convertir en électricité.
Par nuit claire, l’appareil testé par Assawaworrarit sur le toit de Stanford génère environ cinquante milliwatts pour chaque mètre carré de panneau solaire (50 mW/m2). «Je pense que c'est probablement un nombre record», dit-il. Mais Assawaworrarit et son équipe ne s’arrêtent pas là. Il dit qu’avec quelques améliorations (et dans un bon emplacement), un tel appareil pourrait générer deux fois plus d’électricité.
"La limite théorique est probablement d'environ un ou deux watts par mètre carré", dit-il. « Ce n'est pas un chiffre énorme, mais il existe de nombreuses applications » dans lesquelles ce type d'énergie nocturne serait utile.
Les applications de mini-réseau font référence à des réseaux électriques indépendants. Ceux-ci peuvent être utilisés lorsqu’une population est trop petite ou trop éloignée pour étendre le réseau. Ce n’est que récemment que le prix de l’énergie solaire a baissé et est devenu beaucoup plus abordable. Certaines entreprises ont adhéré au programme et la Californie a même encouragé le passage à l’énergie solaire.
Alors que la guerre se poursuit en Ukraine, Abigail Ross Hopper, présidente et directrice générale de la Solar Energy Industries Association, l'association professionnelle nationale de l'industrie solaire, a déclaré à CNBC qu'il était important d'investir dans des alternatives énergétiques.
« Face à l’incertitude de l’approvisionnement mondial, nous devons augmenter la production d’énergie propre et éliminer notre dépendance à l’égard de pays hostiles pour nos besoins énergétiques », a déclaré le PDG.