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At 5 W, the nine cells in a receiver built by researchers at the University of Jaén saw radically different amounts of laser light: current stayed below 0.1 A at the edges but reached about 0.45 A in the centre. The team’s solution was a ring-shaped electrical layout, which kept mismatch losses below 3% and brought the module close to its ideal output.
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.
The device is designed for wireless laser power transmission — delivering electricity over distance without a physical connection. It combines a 3 × 3 array of 20 × 20 mm² monocrystalline silicon cells with crossed compound parabolic concentrators, or CCPCs. Made from PMMA, these optical elements redirect incoming light toward the cells and accept illumination across a wider angle.
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.
That optical arrangement also cuts material use. An entrance aperture 2.5 times the cell area enabled a 60% reduction in semiconductor material compared with an equivalent non-concentrated receiver. The complete unit has a frontal aperture of 104 × 104 mm² and a measured mass of 123 g.
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.
Under monochromatic laser illumination around 808 nm, the ring configuration reached close to 16.3% power-conversion efficiency at 806 nm. Series wiring reached 6.9%, while parallel wiring reached 15.2%; the theoretical optimum at 955 nm was 18.4%. The measurements came from the researchers’ laboratory characterization, not from a deployed power system.
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.
So what changes in practice? A receiver like this could make laser power more usable for autonomous systems, remote sensors and aerial platforms where cables or batteries are impractical. It tolerated 30° incidence with maximum power generally remaining at 80–90% of nominal output, but at 45° performance fell substantially once beam displacement exceeded the effective collection area. Alignment, atmospheric losses, conversion efficiency, eye safety and fire safety remain barriers before long-range field use.
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.