L’équipe de Jaén atteint 16,3 % avec un récepteur laser en labo

À 5 W, les neuf cellules d’un récepteur construit par des chercheurs de l’université de Jaén ont reçu des quantités radicalement différentes de lumière laser : le courant est resté inférieur à 0,1 A sur les bords, mais a atteint environ 0,45 A au centre. La solution de l’équipe a consisté à adopter une architecture électrique en anneau, qui a maintenu les pertes dues aux déséquilibres sous 3 % et rapproché le module de sa puissance idéale.

Le dispositif est conçu pour la transmission d’énergie sans fil par laser — il fournit de l’électricité à distance sans connexion physique. Il associe une matrice 3 × 3 de cellules en silicium monocristallin de 20 × 20 mm² à des concentrateurs paraboliques composés croisés, ou CCPC. Fabriqués en PMMA, ces éléments optiques redirigent la lumière incidente vers les cellules et acceptent un éclairage provenant d’un angle plus large.

Cette configuration optique réduit également l’utilisation de matériaux. Une ouverture d’entrée représentant 2,5 fois la surface de la cellule a permis une réduction de 60 % de la quantité de matériau semi-conducteur par rapport à un récepteur équivalent sans concentration. L’unité complète possède une ouverture frontale de 104 × 104 mm² et une masse mesurée de 123 g.

Sous un éclairage laser monochromatique autour de 808 nm, la configuration en anneau a atteint un rendement de conversion de puissance proche de 16,3 % à 806 nm. Le câblage en série a atteint 6,9 %, contre 15,2 % pour le câblage en parallèle ; l’optimum théorique à 955 nm était de 18,4 %. Ces mesures proviennent de la caractérisation en laboratoire réalisée par les chercheurs, et non d’un système énergétique déployé.

Qu’est-ce que cela change en pratique ? Un récepteur de ce type pourrait rendre l’alimentation laser plus exploitable pour les systèmes autonomes, les capteurs distants et les plateformes aériennes, lorsque les câbles ou les batteries sont peu pratiques. Il a supporté une incidence de 30°, la puissance maximale restant généralement à 80–90 % de la puissance nominale, mais ses performances ont fortement diminué à 45° lorsque le déplacement du faisceau dépassait la zone effective de collecte. L’alignement, les pertes atmosphériques, le rendement de conversion ainsi que la sécurité oculaire et incendie restent des obstacles avant toute utilisation sur le terrain à longue distance.