Produire de l'électricité en utilisant les ombres. Cela semble presque magique mais c'est une équipe de scientifiques de Singapour qui a vraiment réussi cet exploit. Les ombres sont souvent associées à l'obscurité et à l'incertitude, mais des chercheurs de l'Université nationale (NUS) ont trouvé un moyen d'exploiter un effet optique commun mais jusqu'ici non examiné pour générer de l'électricité.
Une idée qui pourrait ouvrir de nouvelles voies vers la production d'énergie propre pour nos maisons et nos appareils électroniques. L'invention est due à deux équipes de recherche de l'Université. Ils ont créé un dispositif appelé générateur d'énergie à effet d'ombre ( générateur d'énergie à effet d' ombre - SEG ), qui utilise le contraste entre les zones éclairées et les zones ombragées pour générer de l'électricité et alimenter lui-même potentiellement tous nos appareils électroniques.
«Les ombres sont omniprésentes et nous les prenons souvent pour acquises. Dans les applications photovoltaïques ou optoélectroniques classiques où une source de lumière constante est utilisée pour alimenter les dispositifs, la présence d'ombres est indésirable, car elle dégrade les performances des dispositifs. Dans ce travail, nous avons utilisé le contraste de l'éclairage provoqué par les ombres comme source indirecte d'énergie. Le contraste de l'éclairage induit une différence de tension entre l'ombre et les sections éclairées, résultant en un courant électrique. Ce nouveau concept de collecte d'énergie en présence d'ombres est sans précédent », a expliqué le professeur Tan Swee Ching, chef de l'équipe de recherche.
Les appareils électroniques mobiles tels que les smartphones et les smartwatches nécessitent une alimentation efficace et continue. Comme ils sont utilisés à la fois à l'intérieur et à l'extérieur, ils pourraient utiliser la lumière ambiante et donc la différence d'éclairage pour se nourrir.
L'approche est révolutionnaire étant donné qu'aujourd'hui les cellules photovoltaïques disponibles dans le commerce peuvent jouer ce rôle dans un environnement extérieur, mais leur efficacité de collecte d'énergie diminue à l'intérieur des maisons, où il y a moins de lumière et plus ombre.
C'est là que les scientifiques de Singapour ont commencé. Pour relever ce défi technologique, l'équipe a développé un SEG peu coûteux et facile à fabriquer, capable à la fois de convertir le contraste entre la lumière et l'ombre en électricité et de servir d'autocapteur pour surveiller les objets qui passent.
Le SEG est formé d'une série de cellules disposées sur un film plastique souple et transparent, avec un mince film d'or déposé sur une plaquette de silicium. L'équipe a ensuite mené des expériences pour tester les performances du SEG dans la production d'électricité et en tant que capteur auto-alimenté.
«Lorsque toute la cellule SEG est éclairée ou dans l'ombre, la quantité d'électricité produite est très faible ou nulle. Lorsqu'une partie de la cellule SEG est éclairée, une sortie électrique significative est détectée. Nous avons également constaté 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 fournit une surface suffisante pour la génération et la collecte de charge », a déclaré le Professeur Andrew Wee, co-auteur de l'étude.
Les résultats sont vraiment tentants. Sur la base des expériences en laboratoire, le SEG à quatre cellules s'est avéré deux fois plus efficace que les cellules solaires en silicium simplement en jouant sur l'interrupteur lumière / ombre. Les scientifiques ont noté que l'énergie produite par l'appareil en présence d'ombres créées dans des conditions d'éclairage intérieur était suffisante pour alimenter une horloge numérique (c'est-à-dire 1,2 V). De plus, selon les créateurs, il peut être produit à un coût inférieur à celui des cellules photovoltaïques en silicium.
L'équipe a également démontré que le SEG peut agir comme un capteur auto-alimenté pour suivre les objets en mouvement. Lorsqu'un objet passe à proximité du SEG, il projette une ombre intermittente sur l'appareil et active le capteur pour enregistrer la présence et le mouvement de l'objet.
Il a fallu quatre mois à l'équipe pour conceptualiser, développer et affiner ses performances. Dans la prochaine phase de recherche, les chercheurs expérimenteront avec d'autres matériaux, en plus de l'or, pour réduire davantage les coûts.
De plus, ils tentent de créer des SEG portables liés à des vêtements capables de produire de l'énergie au cours des activités quotidiennes normales en exploitant les changements d'éclairage des environnements, externes ou internes, dans lesquels nous nous trouvons.
La recherche a été publiée dans la revue scientifique Energy & Environmental Science.
Sources de référence: Université nationale de Singapour, Energy & Environmental Science
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