Un système thermophotovoltaïque atteint un rendement record de 44 %

Une cellule thermophotovoltaïque a atteint un rendement record de 44 %, ouvrant la voie au stockage efficace et à grande échelle des énergies renouvelables.

Un rendement sans précédent

La croissance rapide des énergies vertes contribue à faire chuter leurs prix, mais la nature intermittente de la plupart d’entre elles implique que le surplus de leur production doive être stocké afin de pouvoir être réinjecté dans le réseau lorsque le vent ne souffle pas ou que le soleil ne brille pas.

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Si, au fil des années, différentes approches ont été explorées, dont les batteries gravitationnelles, l’une des solutions les plus prometteuses consiste à stocker l’énergie sous forme de chaleur. Malheureusement, sa transformation en électricité s’avère généralement délicate, avec des pertes significatives.

Dans le cadre de travaux publiés dans la revue Joule, des chercheurs de l’université du Michigan ont mis au point une cellule thermophotvoltaïque prometteuse, absorbant les photons de la partie infrarouge du spectre (chaleur) et les convertissant en électricité.

Thermophotovoltaics developed by Assoc. Prof. Andrej Lenert and PhD student/first author of the study @RoyBosun can recover significantly more energy stored in heat batteries.

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— Michigan Chemical Engineering (@UMichChE) May 28, 2024

Constituée de carbure de silicium, sa partie dédiée au stockage de la chaleur est entourée d’un matériau semi-conducteur composé d’indium, de gallium et d’arsenic. Lorsque l’équipe a chauffé le matériau à 1 435 °C, celui-ci a commencé à émettre des photons thermiques à différents niveaux d’énergie, dont 20 à 30 % ont pu être capturés par le semi-conducteur. Grâce à un réflecteur en or, les photons « perdus » ont pu être réabsorbés par le carbure de silicium et ré-émis, permettant d’atteindre un rendement total de conversion de 44 %.

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Une alternative au lithium-ion

Selon l’équipe, des batteries basées sur une telle technologie pourraient être chauffées par l’électricité produite par un parc éolien ou solaire, ou par l’excédent de chaleur issu de différents processus industriels.

Bien que son efficacité se révèle significativement inférieure à celle des cellules lithium-ion, l’approche serait beaucoup plus sûre et également nettement moins coûteuse, ce qui compenserait largement les pertes à la conversion.

« Nous sommes encore loin d’avoir atteint la limite d’efficacité de cette technologie », estime Stephen Forrest, co-auteur de la nouvelle étude. « Je suis persuadé que nous atteindrons la barre des 50 % dans un avenir relativement proche. »

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