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Énergies renouvelables : les ombres se mettent en lumière !

Le soleil et son énergie lumineuse sont partout, les ombres aussi. Pourtant, si les premières ont été largement exploitées pour produire de l’électricité, les deuxièmes sont toujours restées jusqu’à présent dans l’obscurité. Cette lacune est depuis peu comblée avec le lancement par des chercheurs de l’Université nationale de Singapour (NUS) d’un prototype révolutionnaire : le générateur d’énergie à effet d’ombre (Shadow-Effect Energy Generator ou SEG).

De quoi s’agit-il ? Les scientifiques à Singapour sont partis du constat que les applications photovoltaïques classiques utilisent une source de lumière constante pour alimenter leurs appareils. Les ombres leur posent généralement un problème, car leur présence dégrade leurs performances. Or il serait possible d’exploiter le contraste entre la lumière et l’ombre pour produire de l’électricité. Pour y parvenir, l’équipe de recherche a mis au point un appareil composé de plusieurs cellules disposées sur un film en plastique flexible et transparent. Chaque cellule comprend une couche ultra fine d’or sur une plaquette de silicium, le principal matériau utilisé par les cellules solaires conventionnelles. Tout comme c’est le cas dans ces dernières, la lumière qui frappe les plaquettes de silicium du générateur excite leurs électrons. Lorsqu’une partie de l’appareil se trouve dans l’ombre, les électrons sautent du silicium à l’or, la tension du métal éclairé augmente par rapport à la zone sombre et les électrons passent de haute à basse tension. Les envoyer à travers un circuit externe permet de créer un courant électrique.

Des cellules plus performantes et moins chères

Pour être réellement efficace, le générateur ne doit pas être complètement dans l’ombre ni complètement dans la lumière, c’est-à-dire lorsque les tensions entre les bandes d’or sont similaires. L’électricité produite est très faible, voire nulle. Par contre, l’appareil se révèle très performant lorsqu’il est placé pour partie dans l’ombre et pour partie dans la lumière, et ce, d’autant plus que le contraste entre les deux est important. D’après des expériences menées en laboratoire, sous des ombres changeantes comme, par exemple, celles créées par le mouvement des nuages ou des branches d’arbres, le SEG fonctionne deux fois plus efficacement que les cellules solaires classiques. Dans des conditions d’éclairage intérieur, le dispositif serait même capable de créer, en présence d’ombres, de l’énergie suffisante pour alimenter une montre digitale (1,2 V). Les chercheurs ont également démontré que leur appareil pouvait enregistrer des ombres et d’autres objets qui passent et être utilisé comme capteur autoalimenté. Un objet qui passe devant le dispositif projette sur lui une ombre passagère qui déclenche automatiquement le capteur.

Dernier avantage du SEG et non des moindres : son coût. Il présente une grande stabilité, peut s’adapter à toutes les conditions et est plus facile et moins coûteux à réaliser que les dispositifs photovoltaïques actuellement commercialisés.

Des applications à petite échelle… pour le moment

Les chercheurs de l’Université nationale de Singapour estiment que leur générateur d’ombre sera surtout utile, dans un premier temps, pour alimenter des petits objets électroniques ou des applications peu gourmandes en énergie. Par la suite, l’équipe compte bien lancer de nouveaux prototypes plus performants. Des matériaux autres que l’or seront expérimentés pour diminuer encore plus le coût et de nouvelles stratégies, empruntées aux cellules solaires pour recueillir plus efficacement la lumière, seront étudiées. Augmenter le potentiel d’absorption de la lumière du générateur lui permettrait en effet de mieux exploiter encore les ombres. L’objectif final est que ces appareils puissent produire un jour de l’énergie à grande échelle dans les endroits sombres d’un panneau solaire, entre des bâtiments ou même à l’intérieur. Tout est utile pour remplacer les énergies fossiles, même les ombres ! 

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