Selon les chercheurs, le processus exploite toujours la puissance du Soleil, dont la production radiative réchauffe la Terre pendant la journée. La nuit, cette énergie est renvoyée dans la voix froide de l’espace sous forme de lumière infrarouge – la même chose qui permet aux porteurs de lunettes de vision nocturne de voir dans l’obscurité. En fait, les mêmes matériaux utilisés pour fabriquer ces lunettes ont été utilisés par l’équipe pour construire leur soi-disant « diode thermoradiative », qui peut exploiter le processus d’émission infrarouge la nuit.
Le physicien du solide, le professeur Nicholas Ekins-Daukes de l’Université de Nouvelle-Galles du Sud (UNSW), a déclaré : « Nous avons fait une démonstration sans ambiguïté de l’énergie électrique d’une diode thermoradiative.
« En utilisant des caméras thermiques, vous pouvez voir la quantité de rayonnement la nuit, mais uniquement dans l’infrarouge plutôt que dans les longueurs d’onde visibles.
« Ce que nous avons fait, c’est créer un appareil capable de générer de l’énergie électrique à partir de l’émission de rayonnement thermique infrarouge.
« Chaque fois qu’il y a un flux d’énergie, nous pouvons le convertir entre différentes formes. »
Le co-auteur de l’article et collègue physicien de l’UNSW, le Dr Phoebe Pearce, a déclaré: «Le photovoltaïque, la conversion directe de la lumière du soleil en électricité, est un processus artificiel que les humains ont développé pour convertir l’énergie solaire en électricité.
« En ce sens, le processus thermoradiatif est similaire ; nous détournons l’énergie circulant dans l’infrarouge d’une Terre chaude vers l’univers froid.
« De la même manière qu’une cellule solaire peut générer de l’électricité en absorbant la lumière solaire émise par un soleil très chaud, la diode thermoradiative génère de l’électricité en émettant de la lumière infrarouge dans un environnement plus froid.
« Dans les deux cas, la différence de température est ce qui nous permet de produire de l’électricité. »
Selon les chercheurs, leur percée est une confirmation passionnante d’un processus qui n’était auparavant possible que théoriquement.
Le co-auteur de l’article et collègue physicien de l’UNSW, le Dr Phoebe Pearce, a déclaré: «Le photovoltaïque, la conversion directe de la lumière du soleil en électricité, est un processus artificiel que les humains ont développé pour convertir l’énergie solaire en électricité.
« En ce sens, le processus thermoradiatif est similaire ; nous détournons l’énergie circulant dans l’infrarouge d’une Terre chaude vers l’univers froid.
« De la même manière qu’une cellule solaire peut générer de l’électricité en absorbant la lumière solaire émise par un soleil très chaud, la diode thermoradiative génère de l’électricité en émettant de la lumière infrarouge dans un environnement plus froid.
« Dans les deux cas, la différence de température est ce qui nous permet de produire de l’électricité. »
Selon les chercheurs, leur percée est une confirmation passionnante d’un processus qui n’était auparavant possible que théoriquement.
Une fois leur étude de preuve de principe terminée, les chercheurs cherchent maintenant à développer leur technologie dans des dispositifs plus efficaces capables de récolter de l’énergie à des échelles beaucoup plus grandes.
À l’heure actuelle, la diode thermoradiative fournit environ 100 000 fois moins d’énergie qu’un panneau solaire conventionnel – en fait, l’équipe a déclaré qu’un défi majeur était de détecter un si petit courant – mais qu’il devrait être possible d’augmenter la sortie de 10 000 fois.
Le professeur Ekins-Daukes compare le travail de son équipe à celui des ingénieurs de Bell Labs aux États-Unis qui ont fait la démonstration de la première cellule solaire au silicium pratique en 1954.
Alors que cet appareil, a-t-il noté, n’était efficace qu’à 2%, les panneaux photovoltaïques modernes sont capables de convertir la lumière du soleil en électricité avec des rendements d’environ 23%.
Le co-auteur de l’article et physicien de l’UNSW, le Dr Michael Nielsen, a ajouté: «Même si la commercialisation de ces technologies est encore loin d’être terminée, être au tout début d’une idée en évolution est un endroit tellement excitant pour un chercheur.
« En tirant parti de nos connaissances sur la conception et l’optimisation des cellules solaires et en empruntant des matériaux à la communauté existante des photodétecteurs à infrarouge moyen, nous espérons des progrès rapides vers la réalisation du rêve de l’énergie solaire la nuit. »
Le professeur Ekins-Daukes a ajouté : « Je pense que pour qu’il s’agisse d’une technologie révolutionnaire, nous ne devons pas sous-estimer la nécessité pour les industries d’intervenir et de vraiment la piloter.
« Je dirais qu’il y a encore une dizaine d’années de recherche universitaire à faire ici. Et puis il faut que l’industrie s’en empare.
Outre le potentiel de création de fermes solaires nocturnes, la technologie pourrait également être appliquée d’autres manières – par exemple, en extrayant l’énergie de la chaleur corporelle pour alimenter des appareils tels que des cœurs artificiels qui dépendent actuellement de batteries qui doivent être régulièrement remplacées.
Les résultats complets de l’étude ont été publiés dans la revue ACS Photonics.
