Adieu les batteries : ces détecteurs tirent leur énergie de l'air environnant.

Des détecteurs qui peuvent se nourrir d'énergie lumineuse, thermique, sonore ou cinétique : des scientifiques américains ont réussi à le faire grâce à une cellule photovoltaïque atypique.

Derrière les progrès réalisés dans les villes intelligentes, les infrastructures plus performantes, les transports améliorés, l'énergie fiable et les services publics mieux organisés, se trouve fréquemment une technologie essentielle : l'Internet des Objets, également connu sous le sigle IoT.

Cette technologie fait référence à un réseau d'objets interconnectés via Internet, dans le but de partager des informations et de favoriser l'automatisation. Le système majeur est essentiellement constitué d'un processeur qui évalue les informations, d'un cloud destiné à l'envoi de ces données et surtout, de capteurs (température, mouvement, pression, etc.).

L'IoT est un élément essentiel du numérique, et son importance ne cessera de grandir dans le futur. On envisage déjà un avenir dans lequel des capteurs surveilleront l'état des infrastructures, optimiseront les cultures agricoles et garantiront la sécurité des édifices.

Toutefois, cette révolution dépend d'une alimentation fiable et durable pour ces fameux objets. C'est sur ce sujet qu'un progrès a été accompli. Des chercheurs des universités de l'Arkansas et du Michigan ont, pour la première fois, réussi à fournir une alimentation à des capteurs de température d'une très faible consommation grâce à l'utilisation de cellules solaires en graphène. Vous saisirez pourquoi ce matériau a été préféré en dépit de son rendement énergétique très inférieur à celui des semi-conducteurs connus tels que le silicium ou la pérovskite.

Exploiter toutes les sources d'énergie ambiante.

Le graphène est une substance composée d'une unique couche d'atomes de carbone agencés en un réseau hexagonal. Il possède plusieurs caractéristiques, dont une capacité à produire de l'énergie solaire, bien que son efficacité ne soit que d'environ 2,3 %. Pour comparaison, le silicium présente une efficacité supérieure à 20 %. Un rendement, certes modeste, mais acceptable compte tenu des autres propriétés du graphène.

Effectivement, ce matériau est très réactif à son environnement. Toute fluctuation de lumière, de température, de vibration ou de radiation affecte instantanément son état électronique. Cette sensibilité lui donne donc la capacité de convertir une faible énergie en courant exploitable.

Ainsi, le but des chercheurs dans cette recherche était de concevoir un système pouvant se nourrir non seulement de l'énergie solaire, mais aussi de toutes les autres formes d'énergie ambiante : thermique, cinétique, acoustique et radiative.

Ainsi, le capteur est complètement autonome, n'ayant pas besoin de batterie. Au lieu de cela, le système utilise des supercondensateurs, des dispositifs de stockage nettement plus pérennes.

Cependant, pour que cela soit possible, une réduction massive de la consommation d'énergie du capteur a été nécessaire, atteignant environ le nanowatt (c'est-à-dire un milliardième de watt). Cela implique que l'utilisation du graphène n'est pas compatible avec les appareils de plus grande taille.

Un système conçu pour les applications de l’IoT

Ces détecteurs, grâce à l'utilisation de cellules solaires en graphène et de supercondensateurs, peuvent être installés dans des régions difficiles d'accès ou dans des endroits où le remplacement régulier des accumulateurs serait trop onéreux. Cela les rend particulièrement appropriés pour l'Internet des objets.

D'après les chercheurs, leurs détecteurs pourraient être employés pour contrôler la température, l'humidité, les vibrations ou la qualité de l'air dans des lieux isolés tels que les installations industrielles, les systèmes électriques, les édifices intelligents ou même les espaces naturels. Dans le secteur de l'agriculture, ils pourraient surveiller la santé des cultures ou du sol sans nécessiter de maintenance. Dans les cités intelligentes, ils pourraient être utilisés pour optimiser l'usage de l'énergie, réguler la circulation ou superviser les transports en commun.