La puce qui produit de l'électricité à partir de presque rien

Mise au point par des chercheurs du MIT, une puce emmagasine en même temps de l’énergie captée à partir de lumière, de vibrations et de chaleur pour alimenter des capteurs environnementaux ou biomédicaux. Bientôt dans nos appareils mobiles ? Les scientifiques du MIT ont répondu aux questions de Futura-Sciences.

Deux chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT), aux États-Unis, ont mis au point une puce électronique capable de récupérer simultanément l’énergie auprès de trois sources différentes : la lumière, la chaleur et les vibrations. Elle pourrait alimenter des systèmes autonomes tels que des capteurs biomédicaux et environnementaux, ou encore des compteurs placés sur des infrastructures difficiles d’accès.

Ce genre de systèmes de récupération d’énergies environnementales existent déjà, mais ils se focalisent sur une seule source ou basculent d’une source à l’autre en fonction de celle qui fournit le plus d’énergie à un moment donné. Le professeur Anantha Chandrakasan et son étudiant doctorant Saurav Bandyopadhyay, qui viennent de publier leurs travaux dans la revue IEEE Journal of Solid-State Circuits, expliquent que la grande innovation réside dans la possibilité d'exploiter simultanément trois sources d’énergie à partir d’une seule puce. Une avancée décisive, dans la mesure où ces sources d’énergie sont disponibles de façon intermittente et imprévisible.

Cette puce est donc capable d’exploiter l’énergie disponible de façon beaucoup plus efficace et peut ainsi assurer un fonctionnement constant de l’appareil qu’elle alimente. « La puce peut délivrer 0,4 mW dans des conditions d’éclairage intérieur normal, des gradients de température de l'ordre de 2 °C et des accélérations de l’ordre de 1 g [NDLR : g représentant la constante de gravitation] pour les vibrations », a précisé à Futura-Sciences Saurav Bandyopadhyay. « Cependant, elle peut aller jusqu’à plus de 2 mW sous l’effet combiné du soleil, de gradients de température élevés et des vibrations plus fortes », poursuit-il.

Chaque source nécessite son propre circuit de contrôle pour récupérer et restituer l’énergie. La puce développée par les chercheurs du MIT parvient à combiner l’énergie délivrée par les sources en basculant très rapidement de l’une à l’autre et en stockant l’énergie des sources secondaires dans des condensateurs. L’autre avantage de cette architecture est que la puce elle-même est peu gourmande en ressources afin d’octroyer le maximum de puissance au capteur qu’elle alimente. Avec ce système de contrôle, le capteur peut être alimenté soit par une batterie ou un supercondensateur, soit directement par la source d’énergie.

Une puce aussi performante pourra-t-elle un jour permettre de supprimer les batteries de nos smartphones, tablettes et autres appareils portables ? « Il y a eu des efforts pour récupérer l’énergie solaire dans les téléphones mobiles. La batterie n’est pas remplacée mais avec cette énergie solaire supplémentaire, le mobile a moins besoin d’être rechargé. L’énergie collectée peut servir à rallonger le temps de veille », explique l’étudiant-chercheur. Les travaux du MIT ont été financés par l’Interconnect Focus Center (IFC), un programme qui rassemble la Darpa (Defense Advanced Research Projects Agency), des industriels de la défense et des semi-conducteurs. Combien de temps faudra-t-il patienter avant que cette technologie sorte des laboratoires ? « À partir de ce premier concept, nous pensons que cette technologie sera disponible dans 3 ans », assure Saurav Bandyopadhyay.