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Cellules anti-solaires: une cellule PV qui fonctionne la nuit

Et si les cellules solaires fonctionnaient la nuit? Ce n'est pas une blague, selon Jeremy Munday, professeur au Département de génie électrique et informatique de l'UC Davis. En fait, une cellule photovoltaïque spécialement conçue pourrait générer jusqu'à 50 watts d'énergie par mètre carré dans des conditions idéales la nuit, environ un quart de ce qu'un panneau solaire conventionnel peut générer pendant la journée, selon un document conceptuel de Munday et d'un étudiant diplômé Tristan Deppe. L'article a été publié et publié sur la couverture du numéro de janvier 2020 d'ACS Photonics.

Munday, qui a récemment rejoint UC Davis de l'Université du Maryland, développe des prototypes de ces cellules solaires nocturnes qui peuvent générer de petites quantités d'énergie. Les chercheurs espèrent améliorer la puissance de sortie et l'efficacité des appareils.

Une cellule photovoltaïque ou solaire conventionnelle (à gauche) absorbe les photons de lumière du soleil et génère un courant électrique. Une cellule thermoradiative (à droite) génère un courant électrique en rayonnant la lumière infrarouge (chaleur) vers le froid extrême de l'espace profond. Les ingénieurs d'UC Davis proposent que de telles cellules pourraient générer une quantité importante d'énergie et aider à équilibrer le réseau électrique au cours du cycle jour-nuit. (Tristan Deppe / Jeremy Munday)

Munday a déclaré que le processus est similaire à la façon dont fonctionne une cellule solaire normale, mais en sens inverse. Un objet qui est chaud par rapport à son environnement émettra de la chaleur sous forme de lumière infrarouge. Une cellule solaire conventionnelle est fraîche par rapport au soleil, elle absorbe donc la lumière.

L'espace est vraiment, vraiment froid, donc si vous avez un objet chaud et le pointez vers le ciel, il irradiera de la chaleur vers lui. Les gens utilisent ce phénomène pour le refroidissement nocturne depuis des centaines d'années. Au cours des cinq dernières années, a déclaré Munday, il y a eu beaucoup d'intérêt pour les appareils qui peuvent le faire pendant la journée (en filtrant la lumière du soleil ou en pointant loin du soleil).

Générer de l'énergie en rayonnant de la chaleur

Il existe un autre type d'appareil appelé cellule thermoradiative qui génère de l'énergie en rayonnant de la chaleur vers son environnement. Les chercheurs ont exploré leur utilisation pour capter la chaleur résiduelle des moteurs.

« Nous pensions, et si nous prenions un de ces appareils et le mettons dans un endroit chaud et le pointons vers le ciel », a déclaré Munday.

Cette cellule thermoradiative pointée vers le ciel nocturne émettrait une lumière infrarouge car elle est plus chaude que l'espace extra-atmosphérique.

«Une cellule solaire ordinaire génère de l'énergie en absorbant la lumière du soleil, ce qui provoque l'apparition d'une tension à travers l'appareil et la circulation du courant. Dans ces nouveaux appareils, la lumière est plutôt émise et le courant et la tension vont dans la direction opposée, mais vous générez toujours de l'énergie », a déclaré Munday. « Vous devez utiliser des matériaux différents, mais la physique est la même. »

L'appareil fonctionnerait également pendant la journée, si vous preniez des mesures pour bloquer la lumière directe du soleil ou pour l'éloigner du soleil. Parce que ce nouveau type de cellule solaire pourrait potentiellement fonctionner 24h / 24, c'est une option intéressante pour équilibrer le réseau électrique sur le cycle jour-nuit.

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