La chaleur devenue lumière : la voie du silicium vers l'énergie express
Un four incandescent dans un atelier ou l'échappement brûlant d'une turbine, ce n'est pas seulement de la chaleur, c'est aussi une lumière invisible à l'œil humain. Les panneaux solaires classiques captent la lumière visible, mais ici il faut un récepteur pour le rayonnement thermique invisible. Un groupe de chercheurs a pour la première fois assemblé un tel récepteur à partir d'un alliage de germanium et d'étain — un matériau que l'on peut faire croître directement sur des plaques de silicium, comme les puces informatiques ordinaires.
Ils ont testé un échantillon de la taille d'une tête d'épingle : ils ont dirigé sur lui un faisceau laser d'une longueur d'onde de 2,33 microns et la lumière d'une plaque de céramique chauffée à 1500 kelvins. L'appareil a produit un courant, bien que modeste — la puissance atteignait environ 0,41 milliwatt par centimètre carré. C'est des centaines de fois moins que les analogues coûteux en arséniure d'indium, mais l'important est ailleurs : le matériau fonctionne.
Les calculs ont montré que le principal problème réside dans les défauts du cristal, à cause desquels les porteurs de charge meurent en chemin. Si on les élimine, la puissance passera à 1 watt par centimètre carré — soit des milliers de fois plus. Alors, un tel élément pourrait alimenter des capteurs dans les usines, dans l'espace ou même à la maison, en récupérant la chaleur qui aujourd'hui s'échappe simplement dans les cheminées.
L'alliage de germanium et d'étain peut être déposé sur le silicium comme un glaçage sur un biscuit — en couche mince, sans se fissurer.