Et si les panneaux solaires produisaient de l’énergie même la nuit ?
Face au changement climatique et à ses conséquences, modifier nos modes de production énergétique est devenu une urgence.
Une étude parue fin janvier 2020, dans la revue ACS Photonics, présente une invention en ce sens. Ce sont des « cellules anti-solaires », c'est-à-dire des cellules photovoltaïques aptes à produire de l'énergie même durant la nuit. Le projet est décrit par ses auteurs comme un « un concept photovoltaïque alternatif qui utilise la Terre comme source de chaleur et le ciel nocturne comme dissipateur de chaleur ». Paradoxalement, c'est grâce au processus du refroidissement du panneau solaire que l'on pourrait générer de l'énergie. Explications.
Ces panneaux exploitent le froid du ciel nocturne
Il faut comprendre les panneaux solaires comme un processus d'interactivité. Un objet chaud dans un environnement plus froid que lui émet sa chaleur sous forme de rayonnement infrarouge. Un objet froid va capter, absorber, le rayonnement -- et alors la chaleur -- que lui envoie un objet plus chaud que lui. Un panneau solaire traditionnel obéit à cette mécanique. En étant plus froid que le Soleil, il va en capter la lumière, donc son rayonnement infrarouge, donc sa chaleur. Les cellules anti-solaires obéissent au processus inverse.
Quand la nuit tombe, le Soleil disparaît du ciel et le panneau solaire pointent alors vers l'Univers... un environnement froid. La mécanique d'interaction se renverse, car c'est le panneau qui devenu l'objet le plus chaud et qui émet un rayonnement infrarouge chaud, tandis que le ciel froid nocturne l'absorbe. L'idée des auteurs du projet est d'intégrer au panneau des « cellules thermoradiatives », les fameuses « cellules anti-solaires » : ce type de cellules peut capter le rayonnement thermique qui part d'un objet. L'idée est que, grâce à ces cellules anti-solaires, on récupère la chaleur qui quitte le panneau au fil de la nuit, afin de produire de l'énergie.
« Une cellule solaire ordinaire produit de l'énergie en absorbant la lumière du Soleil, ce qui fait apparaître une tension électrique aux bornes de l’appareil et permet au courant de passer. Dans ces nouveaux appareils, la lumière est à l'inverse émise et le courant, ainsi que la tension électrique, vont dans la direction opposée, mais vous générez tout de même de l'énergie », détaille l'ingénieur et principal auteur du projet Jeremy Munday, dans le communiqué.
Combien d'énergie pourrait-on produire de nuit avec un panneau solaire ?
Pour l'instant, d'après les calculs et les prototypes liés à ce projet, ces panneaux solaires inversés ne produiraient tout de même pas autant d'énergie qu'un panneau solaire classique en pleine journée. Mais la quantité ne serait pas pour autant négligeable : 50 watts par mètre carré dans les conditions idéales, soit 25 % de l'énergie produite en journée. Au total, le gain sur une journée complète serait autour de 12 %.
La question qui reste à étudier, indiquent les auteurs, est celle de la construction effective de ce nouveau type de panneaux solaires. « On doit utiliser des matériaux différents, mais la physique est la même. » Et il ne faudrait plus vraiment appeler cela des « panneaux solaires », mais plutôt des « panneaux photovoltaïques ».
Que l'idée fonctionne en principe et que les prototypes soient prometteurs est déjà une bonne étape de franchie. À l'heure actuelle, un panneau solaire va produire de l'énergie en journée puis, de nuit, l'installation qui en dépend doit basculer sur une autre source -- à base d'énergie fossile. Un panneau solaire capable de fonctionner 24h/24 permettrait d'aller plus loin dans la transition énergétique.