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Des chercheurs de l’Institut des sciences des matériaux de Séville (ICMS) ont mis au point un dispositif capable de produire jusqu’à 100 volts à partir du seul impact d’une goutte de pluie sur un panneau solaire. La technologie, désormais brevetée, combine pour la première fois captation photovoltaïque et génération triboélectrique dans un composant unique.
Comment une goutte d’eau génère 100 volts
Le principe repose sur l’effet triboélectrique : lorsque deux matériaux de nature différente entrent en contact, un transfert de charges électriques se produit à leur interface — le même phénomène physique que l’électricité statique générée en glissant sur un toboggan. Dans ce dispositif, les deux matériaux sont le polymère plasma constituant la lame et la goutte d’eau elle-même. À l’impact, la goutte se charge électriquement, interagit avec la surface traitée et libère une impulsion captée par des circuits d’électrodes métalliques intégrés à la structure. Chaque impact suffit à produire jusqu’à 100 volts, une tension suffisante pour alimenter des appareils portables de faible consommation.
Ce qui distingue ce dispositif des générateurs triboélectriques existants, c’est son intégration directe à la surface d’un panneau solaire, sans composant additionnel ni empilement de couches séparées.
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Un composant qui protège autant qu’il produit
Le dispositif remplit simultanément trois fonctions. Il améliore d’abord la captation optique des cellules solaires en optimisant la transmission de la lumière vers la couche active. Il génère ensuite de l’électricité par effet triboélectrique à chaque précipitation. Il assure enfin une fonction d’encapsulation protectrice, particulièrement critique pour les cellules en pérovskite d’halogénure.
Ce matériau concentre aujourd’hui une large partie de la recherche photovoltaïque mondiale : son efficacité de conversion est élevée et son coût de fabrication reste faible. Mais il présente une fragilité structurelle marquée face à l’humidité, aux cycles thermiques et aux intempéries — précisément les conditions dans lesquelles opèrent les panneaux en extérieur. La lame neutralise ce point faible en encapsulant la cellule sans altérer ses performances optiques.
Des capteurs autonomes aux infrastructures urbaines
La cible applicative prioritaire est l’alimentation autonome des capteurs connectés — environnementaux, structurels, agricoles — qui cessent de dépendre d’une recharge externe dès lors qu’ils disposent à la fois du soleil et de la pluie comme sources d’énergie. Fernando Núñez, chercheur associé au projet, identifie plusieurs débouchés opérationnels directs : signalisation routière autonome, éclairage auxiliaire, systèmes de surveillance urbaine conçus pour résister aux conditions climatiques difficiles. Les zones isolées constituent un terrain d’application immédiat — stations marines, infrastructures énergétiques distribuées en sites peu accessibles — où le coût de maintenance des systèmes d’alimentation conventionnels est prohibitif.
Un brevet européen, des industriels déjà en contact
Les résultats sont publiés dans la revue Nano Energy. Ils sont issus de deux programmes de recherche : le projet 3DScavengers, financé par une bourse ERC Starting Grant du Conseil européen de la recherche, et Drop Ener, cofinancé par les fonds Next Generation de l’Union européenne. Le dispositif fait l’objet d’un brevet déposé sous l’intitulé Energy Harvesting Device. L’ICMS, centre mixte du CSIC et de l’Université de Séville, indique avoir déjà reçu des propositions d’applications industrielles, signal que la technologie a franchi le stade de la démonstration de principe.
