Durant la nuit, notre planète restitue une partie de l'énergie solaire reçue et absorbée pendant le jour. La Terre éclaire donc le ciel nocturne. Sa lumière est différente de celle du jour. Elle est formée de photons infrarouges particuliers. C'est que notre atmosphère prend des airs de couvercle. Les molécules azotées, le dioxygène, le dioxyde de carbone et autres ozone et méthane qui la composent ne laissent partir vers l'espace qu'une toute petite fraction du rayonnement infrarouge émis par la Terre. Précisément, il s'agit des photons dont la longueur d'onde est comprise entre 8 et 13 micromètres (appelés aussi microns, soit des millionièmes de mètre). Dans le jargon des ondes électromagnétiques, on parle d'infrarouge lointain.

Les chercheurs ont utilisé des photodiodes constituées d'un matériau semi-conducteur sensible, à cet intervalle singulier. Selon un procédé désormais bien rodé dans les panneaux solaires, les photons de la lumière nocturne arrachent des électrons aux atomes du semi-conducteur, engendrant ainsi un courant électrique. Certes, avec 64 nanowatts par m2 - soit 64 milliardièmes de watt par mètre carré... - , la puissance produite par la lumière nocturne est encore loin d'être décoiffante. A titre de comparaison, les panneaux solaires exploitant la lumière diurne produisent entre 100 et 200 watts par m2. Pour affiner la compréhension, précisons que, pour écrire ces lignes, notre ordinateur a consommé 400 watts d'électricité...

Néanmoins, la technologie du panneau à lumière nocturne est hautement porteuse d'espoir dans la perspective d'un avenir qui sera sans conteste un mix d'énergies vertes et renouvelables pour remplacer les énergies fossiles génératrices de gaz à effet de serre. Dans leur article paru dans Applied Physics Letters, les chercheurs estiment pouvoir améliorer leur prototype jusqu'à fournir une puissance de quatre watts par m2. Et ce, dans des conditions idéales de température au sol de 20°C durant la nuit. Car c'est là une seconde pierre d'achoppement. Le système fonctionnera d'autant mieux, donc produira d'autant plus d'électricité, que la température du sol sera élevée. Plus la différence de température entre la surface terrestre et l'espace est grande, plus le nombre de photons irradiés le sera également. Et il faut se rappeler que dans l'Univers, il fait rudement froid. La température y est de -272°C, avoisinant le zéro absolu théorique.

Du point de vue du design, le panneau à lumière nocturne ne devrait pas être si différent du panneau solaire. La surface sensible des photodiodes sera tournée vers le ciel. Soit directement, soit en utilisant un miroir parabolique concentrant le précieux rayonnement infrarouge lointain.

Par Laetitia Theunis.