Illustration d’une suprasphère plasmonique.
© Image d’illustration générée avec Chat GPT
En bref
- Des chercheurs sud-coréens ont mis au point des “suprasphères plasmoniques” aux propriétés remarquables.
- Elles absorbent près de 90 % du spectre solaire, une efficacité 2,4 fois supérieure aux technologies comparables.
- Une fabrication industrielle est possible.
Si le silicium domine nos toits, la recherche mise désormais sur la conversion photothermique qui vise à transformer la lumière en chaleur, puis en électricité. Le défi est alors de créer un corps noir parfait, capable d’absorber tous les rayons, de l’ultraviolet à l’infrarouge. Ironiquement, un corps noir parfait, c’est justement ainsi qu’on modélise une étoile.
Des physiciens de Corée du Sud ont publié une stupéfiante découverte qui pourrait transformer notre relation à l’énergie solaire. Au lieu de n’en capter que 15 à 20 %, comme le font les panneaux photovoltaïques classiques, leur technologie promet de convertir 90 % du spectre solaire en électricité. Un rendement quasi total, donc.
Des sphères d’or à l’échelle nano qui entrent en résonance magnétique
Le concept repose sur des “suprasphères plasmoniques”. Imaginez des milliers de nanosphères d’or, mesurant environ 50 nm de diamètre et compressées dans une sphère plus grande, un peu comme un roulement à billes sphérique.
Contrairement à un film d’or plat qui réfléchit la lumière (d’où sa couleur brillante), ces structures utilisent un phénomène physique complexe, dit résonance de plasmon de surface localisée. En clair, les électrons présents à la surface de l’or se mettent à osciller de concert avec les ondes lumineuses.
Mais l’équipe de chercheurs asiatique est allée plus loin. En organisant ces billes en suprasphères, elle a induit des résonances magnétiques (dipôles et quadrupoles). Résultat, la structure ne se contente pas de vibrer avec la lumière visible, elle piège littéralement les photons sur une bande extrêmement large, allant de 400 nm à 2500 nm, soit le proche infrarouge.
Une efficacité record pour le solaire thermique
Les panneaux solaires photovoltaïques ne captent guère plus de 20 % du rayonnement du Soleil.
© David Monniaux (Wikipédia)
Les chiffres parlent d’eux-mêmes. Là où un film de nanosphères d’or classique peine à absorber l’énergie de manière uniforme, ce nouveau matériau affiche une absorbance de 88,8 % sur l’ensemble du spectre solaire. Et pour tester la viabilité du projet, l’équipe a intégré ces supraballes dans un générateur thermoélectrique solaire (STEG). Les résultats sont sans appel :
- Rendement de conversion : 0,302 %
- C’est 2,4 fois plus efficace (+145 %) qu’un dispositif utilisant des particules d’or non organisées
Mieux encore, grâce à leur forme parfaitement sphérique, ces structures sont omnidirectionnelles. Dès lors, peu importe l’angle du Soleil dans le ciel ou la polarisation de la lumière, l’absorption reste maximale. Un avantage de taille face aux panneaux fixes qui perdent en efficacité au cours de la journée.
Vers une production industrielle et de l’électricité en plus grande abondance ?
C’est souvent là que le bât blesse en nanotechnologie : le passage du laboratoire à l’usine. Néanmoins, les chercheurs sud-coréens ont utilisé une méthode de microfluidique pour fabriquer ces billes. En clair, une puce spécifique permet de générer 13 000 gouttelettes par minute, garantissant une uniformité parfaite et une montée en charge industrielle crédible.
Certes, l’utilisation de l’or peut sembler coûteuse, mais les quantités nécessaires sont infimes — on parle de couches nanométriques (1 nm correspond à un millionième de millimètre). De plus, la stabilité thermique du matériau est exemplaire ; il ne se dégrade pas sous l’effet de la chaleur intense, contrairement à certains polymères ou matériaux organiques.
Bien que nous soyons encore loin d’une commercialisation grand public, cette avancée prouve que la manipulation de la lumière à l’échelle de l’infiniment petit est l’une des clés pour résoudre l’équation énergétique de demain.
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