Récupérer l'énergie des Photons?

[Matrix_fr]

Bonjour,

j'espère qu'on ne m'en voudra pas de créer plusieurs topic autour du même sujet: les photons, mais c'est pour bien cloisonné les sujets pour prévenir des éventuels dérive.

suite à ce sujet : http://forums.futura-sciences.com/ph...ml#post4531340, une nouvelle question me vient alors:

Quel est la problématique actuel en ce qui concerne la transformation de la lumière en énergie électrique (au travers des panneaux solaire, d'ailleurs existe t-il d'autres moyens/technologie pour récupérer cet énergie lumineuse?) ?

Qu'es ce qui fait qu'on arrive pas à transformer la lumière en énergie électrique (ou pas a 100% en tout cas, puisque la rentabilité des panneaux solaires me semble très faible actuellement)?

merci.
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[LPFR]

Bonjour.
Je ne connais pas d'autres moyens (dignes d'être mentionnés) pour transformer directement l'énergie des photons (lumineuse et thermique) en électricité. On peut transformer leur énergie en chaleur ou en énergie potentielle chimique (photosynthèse des plantes). Cette filière avait suscité beaucoup d'espoirs (et beaucoup de recherches scientifiques) lors du premier choc pétrolier: utiliser la lumière pour décomposer directement l'eau en hydrogène et oxygène. C'était la "conversion directe". Je ne sais pas si des chimistes continuent à travailler dessus.

Les raisons du faible rendement des cellules photovoltaïques sont multiples.
Par exemple; pour un bon rendement il faudrait que le photon ait exactement l'énergie du "gap" (bande interdite) du semi-conducteur. Mais un semi-conducteur à une énergie donnée, et les photons ont toute une gamme d'énergies.
De plus un photon avec une énergie inférieure au gap, ne produit rien. Et un photon avec une énergie supérieure risque de se faire absorber (en créant une paire électron-trou) avant la zone de charge d'espace et ne rien produire.
Et ce n'est qu'une des causes.

Il y a des moyens techniques plus ou moins chers pour pallier partiellement à ces inconvénients. Mais il n'y a pas de solution "miracle". Et, croyez-moi, les milliers d'ingénieurs et chercheurs qui y travaillent ne sont pas des imbéciles.

Au revoir.

[stefjm]

Il y a des moyens techniques plus ou moins chers pour pallier partiellement à ces inconvénients. Mais il n'y a pas de solution "miracle". Et, croyez-moi, les milliers d'ingénieurs et chercheurs qui y travaillent ne sont pas des imbéciles.

Bonjour,
Sur les milliers, il doit bien y en avoir... (des imbéciles)
Enfin, je crois...

[Deedee81]

Salut,

Bonjour,
Sur les milliers, il doit bien y en avoir... (des imbéciles)
Enfin, je crois...

Je confirme. Mais ceux là ne travaillent pas dans la conception de choses utiles

[A voir en vidéo sur Futura]

[amiacu]

Bonjour
Il n'y a pas une force électromagnétique (genre Laplace ou Lorentz ) qui pourrait être convertie en force électrique?
J'ai souvenir d'une expérience d'un moulin placé dans le vide avec des pâles en matériaux conducteur et lorsqu'il était exposé à la lumière, il tournait. (tout en étant dans le vide, c'est donc une action des photon). Comme la lumière est une onde électromagnétique, je suis sur que nos amis Maxwell Lorentz et Laplace on du trouvé une petite force à exploiter non?
Bonne journée

[LPFR]

Bonjour
Il n'y a pas une force électromagnétique (genre Laplace ou Lorentz ) qui pourrait être convertie en force électrique?
J'ai souvenir d'une expérience d'un moulin placé dans le vide avec des pâles en matériaux conducteur et lorsqu'il était exposé à la lumière, il tournait. (tout en étant dans le vide, c'est donc une action des photon). Comme la lumière est une onde électromagnétique, je suis sur que nos amis Maxwell Lorentz et Laplace on du trouvé une petite force à exploiter non?
Bonne journée

Re.
L'objet dont vous parlez est un Radiomètre.
Il ne travaille pas sous vide mais sous faible pression. Et le fonctionnement est purement thermique: les faces noircies chauffent plus que les faces brillantes et le rebond des molécules fait reculer les faces noircies plus que les faces brillantes.
Il entre dans la catégorie "non dignes d'être mentionnés" comme méthode de récupération d'énergie.
A+

[Deedee81]

Salut,

EDIT croisement LPFR qui parle d'un autre dispositif. Là dessus je doute : ça n'existe pas celui fonctionnant dans le pur vide sous un éclairage orienté ?

Il n'y a pas une force électromagnétique (genre Laplace ou Lorentz ) qui pourrait être convertie en force électrique?

Oui et non. Un électron sur le trajet d'une onde EM oscille. C'est le principe des antennes radios. Mais pour des énergies importantes, la longueur d'onde est minuscule et donc les oscillations aussi.

Par contre :

J'ai souvenir d'une expérience d'un moulin placé dans le vide avec des pâles en matériaux conducteur et lorsqu'il était exposé à la lumière, il tournait. (tout en étant dans le vide, c'est donc une action des photon). Comme la lumière est une onde électromagnétique, je suis sur que nos amis Maxwell Lorentz et Laplace on du trouvé une petite force à exploiter non?
Bonne journée

Ce phénomène est dû au fait que la lumière a une impulsion (dont la valeur vaut E/c, E étant l'énergie et c la vitesse de la lumière dans le vide. Expression valable pour un train d'ondes lumineuses, un photon, etc...)

Lorsque la lumière est absorbée (selon les principes exposé ici ou dans le fil parallèle qui a été ouvert sur la question), l'atome recule sous l'impact (à cause de cette impulsion). Comme un gardien de but qui intercepte un boulet de canon.

D'où l'effet du moulin.

Note que si les surfaces sont réfléchissantes, ça marche encore mieux : le photon fait demi-tour, et l'impulsion communiquée dans l'interaction est double !

C'est aussi le principe des voiles solaires.

[LPFR]

Bonjour Deedee81.
Je n'ai jamais vu de "moulin" qui fonctionne avec l'impulsion de la lumière. Il me semble que les forces sont beaucoup trop petites.
Il est facile de voir la différence. Comme vous l'avez dit, si c'est l'impulsion qui compte, ce sont les faces réfléchissantes qui reculent et ça peut fonctionner indépendamment de la pression; au vide total ou à la pression atmosphérique. Si c'est thermique, ce sont les faces noires qui reculent. Et ça ne fonctionne que si le vide est tel que le libre parcours moyen des molécules est de l'ordre de la distance entre les pales du moulin et l'enveloppe.
Cordialement,

[maxwellien]

Bonjour, le phénoméne de la photosynthése reconvertit 100% de des photons reçus en énergie mis à part les photons de fréquence de 500nm (vert).
Utilisant la superposition quantique ccette technologie est loin d'être au point.

[Deedee81]

LPFR, merci pour cette précision.

Bonjour, le phénoméne de la photosynthése reconvertit 100% de des photons reçus en énergie mis à part les photons de fréquence de 500nm (vert).

100% ? T'es sûr de ça ? Tu aurais une référence ?

Utilisant la superposition quantique ccette technologie est loin d'être au point.

Quelle technologie de récupération de l'énergie lumineuse utilise la superposition quantique ???

[maxwellien]

J'ai lu çà dans "Science et Vie" qui décrivait que les molécules photosensible tel que la chlorophylle ou le caroténe convertissait 100% d'énergie lumineuse en énergie chimique.
L'expérience a été menée sur des protéines d'algues et pour expliquer le rendement record de la phosynthése les charcheurs avancent l'hypothése que la superposition quantique permettrai aux photons d'arriver surement aux sites réactionnels pour libérer l'électron responsable d'autres réactions chimiques.

[coussin]

Il me semble que le rendement record de la photosynthèse n'est pas encore totalement compris et est un sujet actuel de recherches

[Deedee81]

Si j'en crois le spectre d'absorption
(voir par exemple la discussion ici http://forums.futura-sciences.com/bi...e-plantes.html )
c'est loin d'être aussi efficace qu'on veut bien le dire.

ou ici : http://sitada.free.fr/0300eclairage.htm où on voit les pourcentage.

Je dirais que grosso modo dans la bande visible, c'est de l'ordre de 40 %.

C'est à peu près l'efficacité des meilleurs dispositifs artificiels existant. On finira par faire mieux.... on pourra alors envisager des prothèses pour les plantes blessées (non, je rigole là )

[albanxiii]

Bonjour,

J'ai lu çà dans "Science et Vie"

A.k.a (*) "Sciences et Bétises", qui est la vulgarisation scientifique ce que Closer est a Mediapart en journalisme. Donc, à prendre avec un esprit très critique.

@+

(*) : also known as

[Matrix_fr]

C'est quand même fou que des plantes arrives a convertir 100% et qu'on n'arrive pas a reproduire leur fonctionnement non?

Sinon ça va paraitre très bête mais; si on n'arrive pas a remplacer une plante, pourquoi on "branche" pas des plantes pour leur pomper leur énergie qu'elle convertirait pour nous du coup?
Puisqu'elles font mieux, pourquoi ne pas les exploiter?

[LPFR]

C'est quand même fou que des plantes arrives a convertir 100% et qu'on n'arrive pas a reproduire leur fonctionnement non?

Sinon ça va paraitre très bête mais; si on n'arrive pas a remplacer une plante, pourquoi on "branche" pas des plantes pour leur pomper leur énergie qu'elle convertirait pour nous du coup?
Puisqu'elles font mieux, pourquoi ne pas les exploiter?

Re.
L'histoire du 100% des plantes est un bobard. C'est ce qui arrive quand on lit "Sciences et Bêtises".

On utilise l'énergie des plantes depuis le début de l'humanité. Et on continue à les utiliser. C'est à cause de cette utilisation que les forêts d'Islande, de Grèce, de Sicile, Haïti et de l'Afrique du Nord ont disparu. Et Madagascar est en "bonne" voie.
A+

[vpharmaco]

C'est quand même fou que des plantes arrives a convertir 100% et qu'on n'arrive pas a reproduire leur fonctionnement non?

Reste encore a montrer que la conversion est de 100%
La plupart des docs que je trouve donnent entre 0,1% et 8% de conversion en énergie chimique http://en.wikipedia.org/wiki/Photosynthetic_efficiency

[Deedee81]

Salut,

La plupart des docs que je trouve donnent entre 0,1% et 8% de conversion en énergie chimique http://en.wikipedia.org/wiki/Photosynthetic_efficiency

Ouarf ! J'étais loin du compte avec mon estimation à la grosse louche. Merci de cette précision.

[EauPure]

Bonjour,

c'est pour quand les 40 % pas cher ?

Déjà bien connus par leurs accomplissements de ces dernières années dans ce domaine, les chercheurs du Sargent Group viennent de publier dans Nature Nanotechnology un article annonçant un nouveau record avec ces boîtes quantiques, avec un rendement de 7 %. Le rendement atteint par des cellules photovoltaïques en silicium monocristallin est d'environ 15 % mais, théoriquement, avec des boîtes quantiques, on devrait dépasser un jour les 60 % avec un maximum théorique de 87 %.
http://www.futura-sciences.com/magaz...ntiques-40758/

L'usage de matériaux composés de boîtes quantiques permettra d'atteindre 65 % dans le futur (avec un maximum théorique de 87 %)15, 16, 17, 18, 19, 20, 21. Les dispositifs à multijonctions GaAs sont les cellules les plus efficaces. Spectrolab a obtenu 40,7 % d'efficacité (déc. 2006), un consortium (dirigé par des chercheurs de l'université du Delaware) a obtenu un rendement de 42,8 %22 (septembre. 2007).
http://fr.wikipedia.org/wiki/Cellule...volta%C3%AFque

[maxwellien]

Bonjour,

0,1% et 8% de conversion en énergie chimique http://en.wikipedia.org/wiki/Photosynthetic_efficiency

Je n'ai pas trouver de preuves sérieuses sur l'histoire des 100% comment expliquer l'engouement des chercheurs sur ce sujet?
8% me semble peu...que sait-on sur l'apsorbtion dans le domaine infrarouge ?
Merci.

[maxwellien]

Peut-être qu'il faut considérer les 100% de conversion dés lors qu'un photon a été absorbé par les molécules photosensibles?

[Deedee81]

Salut,

Peut-être qu'il faut considérer les 100% de conversion dés lors qu'un photon a été absorbé par les molécules photosensibles?

Ah là, oui, ça doit être très efficient. La biochimie travaillant "à la molécule près", elle est très efficace. Alors qu'avec les technologies, on fait mieux pour ce qui est de l'absorption mais après il y a encore diverses pertes (variables selon la technologie).

[Matrix_fr]

Re.
L'histoire du 100% des plantes est un bobard. C'est ce qui arrive quand on lit "Sciences et Bêtises".

On utilise l'énergie des plantes depuis le début de l'humanité. Et on continue à les utiliser. C'est à cause de cette utilisation que les forêts d'Islande, de Grèce, de Sicile, Haïti et de l'Afrique du Nord ont disparu. Et Madagascar est en "bonne" voie.
A+

Moi je ne parle pas de les détruire, mais de travailler en symbiose avec les plantes, on les nourris/hydrate, elle nous donne l’énergie/oxygène


Effectivement l'histoire des 8% me parait vraiment trop faible... Les plantes sont supposé faire mieux que nos panneaux solaires qui eux sont plus à 50% (http://fr.wikipedia.org/wiki/Panneau_solaire).

[LPFR]

Moi je ne parle pas de les détruire, mais de travailler en symbiose avec les plantes, on les nourris/hydrate, elle nous donne l’énergie/oxygène


Effectivement l'histoire des 8% me parait vraiment trop faible... Les plantes sont supposé faire mieux que nos panneaux solaires qui eux sont plus à 50% (http://fr.wikipedia.org/wiki/Panneau_solaire).

Bonjour.
Les panneaux solaires à 50% sont les panneaux thermiques. Pas les photovoltaïques.

Votre affirmation:
" Les plantes sont supposé faire mieux que nos panneaux solaires..."
Est plus un acte de foi qu'une observation objective. Supposées par qui ? Par vous ?

Les plantes utilisent l'énergie quelles reçoivent pour continuer à vivre et pour pousser. Rien ne dit qu'elles soient capables de fournir de l'énergie en plus. Je pense qu'il fut rester dans la réalité et ne pas dériver sur la science-fiction.
Au revoir.

[Deedee81]

Salut,

De toute façon :

[...] de travailler en symbiose avec les plantes, on les nourris/hydrate, elle nous donne l’énergie/oxygène

C'est déjà ce qu'on fait (agriculture, exploitations forestières, gestion des espaces verts). Se chauffer au bois c'est exactement ce qui s'appelle récupérer l'énergie solaire via les plantes (et au moins, le chauffage, c'est 100% de rendement, ou presque ).

Mais les besoins en énergie (qu'on pourrait certainement diminuer, mais seulement un peu) et la consommation du bois montre les limites d'une telle approche.

L'approche énergétique idéale dans un futur à moyen terme consistera certainement à utiliser toutes sortes de filières selon la disponibilité, les besoins, la facilité, les coûts, etc. C'est déjà en route et même largement (il y a longtemps qu'on n'est plus dans l'ère "tout bois", "tout charbon" et même "tout pétrole") bien que le chemin a parcourir est encore conséquent et nécessitera plein d'efforts (politiques, sociaux, économiques.... dont on ne parlera pas ici, et scientifiques, aussi bien pour le photovoltaïque que sous bien d'autres aspects).

[Thouxify]

Bonjour,
une technique moins connue que le photovoltaïque, et pourtant dont le rendement est bien meilleur sont les centrales solaires (de l'ordre de 20% pour le photovoltaïque contre 40% pour les centrales solaires). D'ailleurs en France on a la seconde plus grande centrale du monde à Odeillo. Il s'agit 'simplement' de concentrer un maximum d'intensité sur une chaudière, mais les gros industriels (EDF, AREVA,...) ne semblent pas encore privilégier les énergies renouvelables.
A+

[LPFR]

Bonjour,
une technique moins connue que le photovoltaïque, et pourtant dont le rendement est bien meilleur sont les centrales solaires (de l'ordre de 20% pour le photovoltaïque contre 40% pour les centrales solaires). D'ailleurs en France on a la seconde plus grande centrale du monde à Odeillo. Il s'agit 'simplement' de concentrer un maximum d'intensité sur une chaudière, mais les gros industriels (EDF, AREVA,...) ne semblent pas encore privilégier les énergies renouvelables.
A+

Bonjour.
À Odeillo il n'y a jamais eu de centrale solaire thermique. Il y a un four solaire. Point.
Au revoir.

[oqlamodo]

À Odeillo il n'y a jamais eu de centrale solaire thermique. Il y a un four solaire. Point.

On joue sur les mots là ... Tout le monde avait compris

[Thouxify]

Re,
Effectivement, c'est un site expérimental, toujours est-il qu'en plaçant une chaudière à la place du four, on produit de l'électricité... Comme le fait la centrale Themis. Que ce soit un four ou une centrale électrique ne change en rien son rendement.
A+
(de récupération de l'énergie solaire pour être plus précis)

[Deedee81]

Bonjour,

Quelles que soient les rendements, chaque technologie a des avantages et des inconvénients. C'est d'ailleurs une des cause de la difficulté du sujet.