Les capteurs placés dans l'environnement passent de longues périodes de temps à l'extérieur dans toutes les conditions météorologiques, et ils doivent s'alimenter en permanence afin de collecter des données. De nombreux, comme les cellules photovoltaïques, utiliser le soleil pour produire de l'électricité, mais alimenter les capteurs extérieurs la nuit est un défi.

Appareils thermoélectriques, qui utilisent la différence de température entre le haut et le bas de l'appareil pour générer de l'énergie, promettent d'exploiter l'énergie naturelle. Mais, bien que plus efficace que le photovoltaïque, de nombreux appareils thermoélectriques inversent le signe de leur tension, ce qui signifie que le courant électrique change la direction de son écoulement, lorsque les températures ambiantes changent, donc la tension tombe à zéro au moins deux fois par jour.

"Le signe de l'appareil thermoélectrique dépend de la différence de température entre le haut et le bas de l'appareil, " a déclaré l'auteur Satoshi Ishii. " Le refroidissement peut être utilisé pour créer une différence de température par rapport à la température ambiante, et s'il y a une différence de température, la génération thermoélectrique est possible.

Dans une étude publiée cette semaine dans Lettres de physique appliquée , les auteurs ont testé un dispositif thermoélectrique constitué d'un émetteur sélectif en longueur d'onde qui refroidit en permanence le dispositif pendant la journée par refroidissement radiatif, la dispersion de l'énergie thermique de l'appareil dans l'air. Par conséquent, le haut de l'appareil est plus frais que le bas, provoquant une différence de température qui crée une tension constante jour et nuit et diverses conditions météorologiques.

Les auteurs ont comparé un émetteur large bande avec un émetteur sélectif, montrer l'émetteur sélectif évite le problème de la chute de tension à zéro lors des changements environnementaux de température.

"Pour l'émetteur sélectif, il est préférable d'avoir une émissivité proche de l'unité dans la fenêtre atmosphérique, environ 8 à 13 micromètres, où la transmittance atmosphérique est élevée et l'émission thermique peut effectivement rayonner dans l'espace, qui à son tour refroidit l'appareil, " dit Ishii.

L'appareil qu'ils ont testé est composé d'un film d'aluminium de 100 nanomètres d'épaisseur au fond d'un substrat de verre. Les auteurs ont découvert que d'autres sources de chaleur, comme le toit où un capteur pourrait être monté, peut augmenter sa capacité à générer de la tension.

"Une grande différence de température entraîne une grande tension thermoélectrique, " dit Ishii. " L'utilisation de la chaleur à l'arrière de l'appareil augmente la différence de température entre le bas et le haut, la chaleur de l'arrière de l'appareil est donc bénéfique pour la génération thermoélectrique. »