Brevet FR3019936A1 — publié le 20151016

Cellule photo-thermo-voltaïque à générateur de plasma par résonance microonde La présente invention concerne une cellule de génération d'un courant électrique par conversion d'énergies thermique et photonique en énergie électrique, ladite cellule comprenant un convertisseur photo-thermo-voltaïque, ledit convertisseur comportant une cathode émettrice à semi-conducteur adaptée à être illuminée par des ondes électromagnétiques afin d'émettre des électrons et une anode collectrice adaptée à collecter les électrons émis par la cathode émettrice, dans laquelle la cathode émettrice et l'anode collectrice définissent entre elles un espace de transfert d'électrons. Une telle cellule est représentée à la figure 6a du document US 2010/0139771 A1, appelé par la suite « document Schwede ». Cette cellule de génération de courant électrique connue est basée sur le principe de l'émission thermo-électronique à stimulation photonique, aussi appelé, par abus de langage, « émission thermoïonique à stimulation photonique » (en anglais, « Photon Enhanced Thermionic Emission » ou PETE). Cette cellule PETE connue transforme directement en courant électrique à la fois la partie visible et la partie infrarouge du rayonnement solaire. Ce type de cellule souffre d'effets de charge d'espace limitant sa performance. En effet, l'accumulation des électrons émis par la cathode de la cellule et se déplaçant vers l'anode créent un champ électrique et ainsi une barrière de potentiel s'opposant au passage d'électrons supplémentaires de la cathode vers l'anode. Le document US 5,994,638 décrit deux façons d'empêcher la formation de la barrière de potentiel. La première solution consiste à rapprocher la cathode et l'anode le plus possible. La seconde solution consiste à introduire un plasma de césium entre la cathode et l'anode. Le césium est choisi en raison de son potentiel d'ionisation particulièrement faible qui permet l'ionisation par simple contact thermique avec la cathode à très haute température. Le césium abaisse d'autre part le travail de sortie de l'anode et augmente la tension anode-cathode du dispositif. La première solution a le désavantage de limiter la différence de température atteignable entre les deux électrodes et donc le rendement de la cellule. La seconde solution est peu viable à cause de l'agressivité du plasma de césium qui réduit considérablement la durée de vie de la cellule. Un but de la présente invention est donc de proposer une cellule du type défini ci- dessus ayant un bon rendement notamment en supprimant les problèmes d'effets de charge d'espace de façon innovante. Il s'agit notamment d'obtenir une ionisation efficace et à faible coût énergétique du gaz interélectrode lorsqu'une cathode à relativement basse température est employée. Ce but est atteint en ce que le convertisseur photo-thermo-voltaïque comprend un générateur de plasma par résonance de micro-ondes adapté à générer un plasma dans l'espace de transfert d'électrons. En prévoyant un générateur de plasma par résonance de micro-ondes dans la cellule, il devient possible de créer un plasma entre les électrodes avec un gaz essentiellement inerte. Le plasma créé neutralise la charge d'espace et ne dégrade pas les électrodes. Ainsi, lors du fonctionnement de la cellule, l'anode peut collecter un plus grand nombre d'électrons émis par la cathode, et la durée de vie de la cellule est nettement augmentée comparé à l'utilisation connue d'un plasma de césium. De préférence, le générateur de plasma intégré dans la cellule selon l'invention est basé sur la structure résonante micro-ondes décrite dans la demande de brevet FR 2 958 187 Al déposée par la demanderesse. L'inventeur de la présente invention a découvert de manière surprenante que la structure résonante micro-ondes de FR 2 958 187 Al développée pour la production d'espèces chimiques peut être appliquée de façon adaptée aux cellules PETE. Selon des modes de réalisation préférés, la cellule selon l'invention comprend l'une, plusieurs ou toutes les caractéristiques suivantes, selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - le générateur de plasma comporte un élément résonant micro-ondes de type antenne quart d'onde et une surface de masse en vis-à-vis de l'élément résonant; - l'élément résonant se termine par une électrode à haute fréquence, de préférence au moins partiellement transparente au rayonnement solaire; - l'électrode à haute fréquence a la forme d'un peigne ou d'une grille; - l'électrode à haute fréquence et l'anode collectrice sont confondues; - la cathode émettrice est disposée sur ou au sein de la surface de masse; - la cathode émettrice est séparée de la surface de masse par un isolant thermique; - le convertisseur photo-thermo-voltaïque comprend en outre une électrode auxiliaire, de préférence en forme d'anneau, de contrôle du potentiel électrique dans l'espace de transfert d'électrons; - le convertisseur photo-thermo-voltaïque comprend en outre un aimant de guidage des électrons traversant l'espace de transfert d'électrons vers l'anode collectrice; - l'aimant est agencé du côté de la cathode émettrice éloigné de l'espace de transfert d'électrons; - la cathode émettrice comprend un substrat semi-conducteur recouvert d'une couche semi-conductrice apte à émettre des électrons par excitation thermique et photonique, notamment d'une couche de nitrure de gallium, et une couche d'absorption de radiation infrarouge; - la cellule définit une enceinte accueillant le convertisseur photo-thermo-voltaïque, ladite enceinte étant remplie d'un gaz inerte ou essentiellement inerte à une pression entre 0,1 et 10 kPa. L'invention couvre également un générateur d'électricité comprenant une cellule telle que définie ci-dessus et un concentrateur de radiation solaire, notamment une lentille de Fresnel ou un miroir parabolique, dans lequel la cellule est munie d'une fenêtre d'illumination de la cathode émettrice, et dans lequel la cellule est agencée par rapport au concentrateur de telle manière à ce que le concentrateur puisse illuminer la cathode émettrice à son point focal à travers ladite fenêtre d'illumination. L'invention concerne aussi un procédé de génération d'un courant électrique par insolation d'une cellule telle que définie ci-dessus, comprenant les étapes consistant à : a) établir une pression de travail entre 0,1 et 10 kPa dans la cellule; b) introduire un gaz inerte ou essentiellement inerte dans l'espace de transfert d'électrons; c) lancer le générateur de plasma, ionisant ainsi ledit gaz dans l'espace de transfert d'électrons; et d) exposer la cathode émettrice à un rayonnement ultraviolet-visible-infrarouge. Selon des modes de réalisation préférés, le procédé selon l'invention comprend l'une, plusieurs ou toutes les caractéristiques suivantes, selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - l'étape consistant à éteindre le générateur de plasma lorsque la cellule a atteint un régime d'ionisation du gaz par courant électrique; - le gaz contient des traces de césium vaporisé. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés parmi lesquels : La figure 1 est une vue d'ensemble et de côté d'une cellule de génération d'un courant électrique selon l'invention reliée électriquement à une charge ; La figure 2 montre un exemple de réalisation de l'électrode à haute fréquence selon l'invention ; La figure 3 montre un exemple de la structure de la cathode de la cellule selon l'invention ; La figure 4 est une vue agrandie du détail A de la figure 1 selon une première variante de l'invention ; La figure 5 est une vue similaire à la figure 4, montrant une seconde variante de l'invention ; et La figure 6 est une vue d'un réseau de cellules avec des concentrateurs de radiation solaire formant un générateur électrique selon l'invention. La figure 1 montre une cellule 100 de génération d'un courant électrique par conversion d'énergies thermique et photonique en énergie électrique selon un mode de réalisation de l'invention. La cellule 100 créé un courant électrique sur la base du principe d'émission thermo-électronique améliorée par photons. Ce principe est expliqué en détail dans le document Schwede. Une cathode émet des électrons par échauffement et par absorption de photons qui sont collectés par une anode. Ainsi, un courant électrique circule entre la cathode et l'anode. La cellule 100 peut donc être qualifiée de cellule photo-thermo- voltaïque car elle créé une tension à ses bornes par excitation thermique et photonique d'électrons. Par contraste, la tension aux bornes d'une cellule photovoltaïque classique est uniquement due à l'excitation photonique des électrons. La cellule 100 se différencie également des simples cellules thermo-électroniques connues, telles que décrites par exemple dans le document US 4,667,126. En effet, dans la cellule 100, le courant électrique est non seulement obtenu par échauffement mais également par excitation photonique des électrons dans la cathode. En référence à la figure 1, la cellule 100 est munie d'une borne positive 102 et d'une borne négative 104. Une charge L est reliée aux bornes 102, 104. La cellule 100 comporte une enceinte 106 accueillant un convertisseur photo- thermo-voltaïque 108. L'enceinte 106 a une forme généralement cylindrique. De préférence, l'enceinte 106 est en métal. Le fond de l'enceinte 106 porte la référence 110, et son orifice d'admission de gaz la référence 112. Le fond 106 et l'orifice d'admission 112 se situent à des extrémités opposées de l'enceinte 106. L'orifice d'admission 112 est pourvu d'une valve d'arrêt 114 permettant de fermer et d'ouvrir l'orifice d'admission 112. En variante, l'orifice d'admission 112 est scellé une fois que la cellule 100 est opérationnelle. L'enceinte 106 dispose d'une fenêtre 116 agencée dans l'une de ses parois. La fenêtre 116 est transparente au rayonnement ultraviolet, visible et infrarouge, et notamment au rayonnement solaire, tel qu'illustré par la flèche R. La fenêtre 116 peut par exemple être réalisée à partir de fluorure de magnésium ou de fluorure de calcium. L'enceinte 106 définit une chambre 118 dans laquelle se situe le convertisseur photo-thermo-voltaïque 108. La chambre 118 est remplie d'un gaz inerte ou essentiellement inerte G. De préférence, on choisit comme gaz G un gaz, emi s'ionise facilement, c'est-à-dire qu'on peut transformer en plasma avec un apport d'énergie limité, et qui ne s'attaque pas aux composants du convertisseur photo-thermo-voltaïque 108, et en particulier à ses électrodes. Ainsi, le potentiel d'ionisation du gaz G est de préférence inférieur ou égal à 15 eV. L'argon, l'hélium, le xénon, l'hydrogène ou un mélange de ces gaz sont utilisés de préférence comme gaz G. Le gaz G peut éventuellement comprendre des traces de césium ou de mercure vaporisé pour amorcer l'ionisation par micro-ondes. La pression P dans la chambre 118 est de préférence inférieure à la pression atmosphérique. P peut notamment se situer entre 0,1 et 10 kPa. Le convertisseur photo-thermo-voltaïque 108 comprend un générateur de plasma 120, une cathode émettrice d'électrons 122 et une anode collectrice d'électrons 124. Le générateur de plasma 120 correspond essentiellement à la structure résonante micro-ondes décrite dans le document FR 2 958 187 Al déposé par la demanderesse, et notamment représentée à la figure 3 de ce document. Pour une description détaillée des éléments du générateur de plasma 120 il est donc fait référence à ce document. Ainsi, le générateur de plasma 120 comporte un élément résonant micro-ondes de type antenne quart d'onde 126 et une surface de masse 128 en vis-à-vis de l'élément résonant 126. L'antenne quart d'onde 126 et la surface de masse 128 sont de préférence en cuivre. Avantageusement, l'antenne quart d'onde 126 en cuivre est recouverte d'une couche d'or afin d'augmenter la conductivité surfacique et donc son facteur de qualité Q, minimisant ainsi l'énergie à injecter pour créer le plasma. L'antenne quart d'onde 126 se termine par une électrode à haute fréquence 124. Dans l'exemple de réalisation décrit ici, l'électrode à haute fréquence est également l'anode collectrice 124. En d'autres termes, l'électrode à haute fréquence et l'anode collectrice sont confondues. Dans une variante non représentée, l'anode collectrice et l'électrode à haute fréquence peuvent être deux éléments distincts. De préférence, le métal de l'anode collectrice est choisi de façon à ce que son travail de sortie soit faible. Cela induit une plus forte force électromotrice de la cellule 100. L'électrode à haute fréquence 124 se situe en dessous de la fenêtre 116, entre cette fenêtre et la cathode émettrice 122. Ainsi, l'électrode à haute fréquence 124 doit être au moins partiellement transparente au rayonnement R provenant de la fenêtre 116 afin qu'au moins une partie de ce rayonnement R atteigne la cathode émettrice 122. A cet effet, l'électrode à haute fréquence 124 peut prendre la forme d'un peigne ou d'une fourchette, tel qu'illustré à la figure 2, avec des interstices 125. En variante, l'électrode à haute fréquence peut être une grille, notamment avec une transparence optique d'environ 80%, cette grille pouvant être portée par un anneau de diamètre comparable à celui de la cathode émettrice 122. Dans une autre variante, l'électrode à haute fréquence est un disque au moins partiellement transparent au rayonnement ultraviolet, visible et infrarouge. On dénote par 129 l'espace de transfert d'électrons séparant la cathode émettrice 122 de l'anode collectrice 124. De préférence, l'étendue de cet espace 129, c'est-à-dire la distance normale entre la cathode émettrice 122 et l'anode collectrice 124, est de l'ordre de quelques millimètres. La cathode émettrice 122 est montrée en détail à la figure 3. Dans cet exemple, la cathode émettrice 122 est fixée sur la surface de masse 128. Néanmoins, la cathode émettrice 122 pourrait aussi être disposée au sein de la surface de masse 128. La cathode émettrice 122 est séparée de la surface de masse 128 par un isolant thermique 130. Cet isolant thermique 130 est de préférence une plaque en céramique. La cathode émettrice 122 comprend ici trois couches 132, 134 et 136. La première couche 132 repose sur l'isolant thermique 130. Il s'agit d'une couche 132 d'absorption de radiation infrarouge. La couche d'absorption 132 peut être constituée d'une couche d'oxyde métallique ou de nanotubes de carbone à très haut coefficient d'absorption thermique (par exemple 98%). De préférence, la deuxième couche 134 est un substrat semi-conducteur, par exemple du saphir. Le substrat 134 est recouvert de la troisième couche 136. Cette troisième couche 136 est semi-conductrice et apte à émettre des électrons par excitation thermique et photonique. La couche photo-thermo-émissive 136 est par exemple réalisée à partir de nitrure de gallium, d'arséniure de gallium ou de carbure de silicium, éventuellement dopé, ou bien de diamant dopé à l'azote. Avantageusement, la couche photo-thermo-émissive 136 est nanostructurée. Les nanostructures facilitent l'émission d'électrons. Un exemple de nanostructures sont des nano-f ils saillants. Le document Schwede enseigne plusieurs exemples de nanostructures adaptées, cf. les figures 9a à 9c, qui sont incorporés par référence dans la présente description. Les figures 4 et 5 montrent en détail la zone A identifiée par des pointillés à la figure 1. On distingue le plasma I entre la cathode émettrice 122 et l'électrode à haute fréquence 124. Ces deux figures illustrent des variantes où l'électrode à haute fréquence 124 et l'anode collectrice sont deux composants distincts. Dans ces variantes, l'anode collectrice entoure la cathode émettrice 122 et l'électrode à haute fréquence 124. L'anode collectrice n'est pas visible aux figures 4 et 5 car elle se situe devant et derrière le plan représenté par ces figures. L'anode collectrice comprend donc deux surfaces perpendiculaires à la cathode émettrice 122 et à l'électrode à haute fréquence 124. L'anode collectrice borne deux côtés opposés de l'espace de transfert d'électrons 129. La cathode émettrice 122 et l'électrode à haute fréquence 124 bornent deux côtés opposés de l'espace de transfert d'électrons 129 différents de ceux bornés par l'anode collectrice. En outre, les figures 4 et 5 montrent deux dispositifs facultatifs supplémentaires 138, 140 du convertisseur photo-thermo-voltaïque 108 servant à optimiser la génération de courant par la cellule 100. Le premier dispositif est une électrode auxiliaire 138, de préférence en forme d'anneau, de contrôle du potentiel électrique dans l'espace de transfert d'électrons 129. Cette électrode auxiliaire 138 a un diamètre interne essentiellement égal à la taille de la cathode émettrice 122. Elle se situe dans l'espace de transfert d'électrons 129, entre la cathode émettrice 122 et l'électrode à haute fréquence 124, de préférence environ à équidistance entre la cathode émettrice 122 et l'électrode à haute fréquence 124. L'électrode auxiliaire 138 permet de définir le potentiel plasma entre l'anode et la cathode et ainsi de contrôler et d'optimiser le courant de la cellule, jouant un rôle similaire à la grille dans une triode. Le deuxième dispositif 140 est un aimant unique (cf. figure 4) ou un ensemble d'aimants (cf. figure 5) de guidage des électrons traversant l'espace de transfert d'électrons 129. Le ou les aimants 140 crée(nt) un champ magnétique B dans l'espace de transfert d'électrons 129 dont les lignes de champs sont représentées. Grâce au champ magnétique B, les électrons quittant la cathode émettrice 122 sont guidés vers l'anode collectrice. Selon la variante de la figure 4, un aimant permanent unique 140 est agencé du côté de la cathode émettrice 122 éloigné de l'espace de transfert d'électrons 129. Dans la variante de la figure 5, un deuxième aimant permanent est disposé du côté de l'électrode à haute fréquence 124 éloigné de l'espace de transfert d'électrons 129. Ainsi, les deux aimants 140 sont en vis-à-vis. Plus précisément, les deux aimants 140 sont agencés de façon à ce que leurs pôles magnétiques de même polarité soient tournés l'un vers l'autre. Il en résulte un champ magnétique B dans l'espace de transfert d'électrons 129 apte à détourner les électrons vers l'anode collectrice. L'un des deux aimants 140 est percé d'un trou 142 laissant passer le rayonnement R vers la cathode émettrice 122. Grâce aux aimants 140, l'anode collectrice peut être plus éloignée de la cathode émettrice 122. Par conséquent, le gradient de température entres ces deux électrodes peut être augmenté, ce qui augmente le rendement de la cellule 100. Avantageusement, un isolant électrique tel qu'une feuille de mica 144 est disposée à proximité de l'électrode à haute fréquence 124, entre celle-ci et la cathode émettrice 122. La feuille de mica 144 masque l'électrode à haute fréquence 124 et empêche les électrons dans l'espace de transfert d'électrons 129 d'atteindre l'électrode à haute fréquence 124 au lieu de l'anode collectrice latérale. La figure 6 montre un générateur d'électricité 200 relié par ses bornes 201 à une charge L. Le générateur d'électricité 200 comprend un réseau 202 de cellules de génération d'un courant électrique 100 reliées électriquement en série. Par souci de simplicité, les enceintes des cellules 100 ont été omises. Les cellules 100 sont du type où l'électrode à haute fréquence 124 fonctionne en même temps en tant qu'anode collectrice. Le générateur d'électricité 200 comprend en outre des concentrateurs de radiation solaire 204. Chaque concentrateur de radiation solaire 204 est associé à la cathode émettrice 122 d'une cellule 100. Chaque cellule 100 est agencée par rapport à son concentrateur 204 de telle manière à ce que le concentrateur 204 puisse illuminer la cathode émettrice 122 à son point focal F. Dans la figure 6, les concentrateurs 204 sont des lentilles de Fresnel. En variante, les concentrateurs 204 peuvent aussi être des miroirs paraboliques. De préférence, chaque lentille de Fresnel 204 à une surface d'environ 1.000 cm2, par exemple réalisée sous forme d'un carré avec un côté d'une longueur de 30 cm. Dans une variante, une lentille convergente supplémentaire 206, représentée en pointillées à la figure 6, est ajoutée entre les lentilles de Fresnel 204 et les cellules 100. Les lentilles 204, 206 sont choisies de manière à obtenir un facteur de concentration du rayonnement d'au moins 300. On va maintenant décrire le fonctionnement du générateur d'électricité 200 selon la figure 6. D'abord, on injecte des microondes à une fréquence de 450 MHz dans les générateurs de plasma 120. Ainsi, les antennes quart d'onde 126 entrent en résonance ce qui ionise le gaz G présent dans chaque chambre 118 au niveau de chaque espace de transfert d'électrons 129. Le plasma I résultant a un volume d'environ 1 cm3. Le plasma I est en équilibre dynamique où des électrons sont constamment arrachés des atomes de gaz pour créer des ions et des électrons libres, et des électrons libres se recombinent constamment avec des ions en atomes de gaz. Le plasma créé est globalement de charge neutre. De préférence, les microondes injectées sont modulées à la fréquence du courant alternatif distribué par les réseaux électriques, soit 50 Hz en Europe, afin de générer un courant alternatif adapté. Le générateur d'électricité 200 est ensuite placé sous un rayonnement solaire. Les rayons solaires R sont focalisés par les lentilles de Fresnel 204, et éventuellement les lentilles convexes 206, sur les cathodes émettrices 122. Les rayons solaires R traversent alors les électrodes à haute fréquence 124 à travers les interstices 125. Les rayons solaires R incidents sur chaque couche photo-thermo-émissive 136 sont absorbés par celle-ci. Plus précisément, tel qu'illustré à la figure 1 du document Schwede, les photons de la partie visible du rayonnement R excitent les électrons de la couche photo-thermo-émissive 136 de la bande de valence vers la bande de conduction. En même temps, la partie infrarouge du rayonnement R chauffe la cathode émettrice 122 à une température d'environ 800 °C. Grâce à l'échauffement et l'excitation photonique, des électrons quittent la couche photo-thermo-émissive 136 vers l'espace de transfert d'électrons 129. Ces électrons sont happés par l'anode collectrice, c'est-à-dire l'électrode à haute fréquence 124. Grâce au plasma d'ions positifs I, les électrons émis sont empêchés d'engendrer une charge d'espace entre l'anode collectrice 124 et la cathode émettrice 122. Ainsi, les électrons traversent le plasma I qui est pour la cathode un simple milieu conducteur et atteignent sans encombre l'anode collectrice 124. Par conséquent, un courant électrique circule entre les bornes 201 du générateur électrique 200, et donc à travers la charge L. Il s'agit d'un courant alternatif d'une fréquence de 50 Hz, en raison de la modulation des microondes injectées dans les générateurs de plasma 120. Toutefois, en variante, on peut également faire fonctionner le générateur d'électricité 200 de façon à générer un courant électrique continu ou un courant électrique alternatif à une autre fréquence. Une fois que le générateur électrique 200 fonctionne en régime stable, il est éventuellement possible d'éteindre les générateurs de plasma 120. En effet, l'ionisation du gaz G est alors entretenue par le courant électrique qui circule. Les générateurs de plasma 120 peuvent donc être utilisés uniquement comme démarreur du générateur électrique 200, de façon analogue au fonctionnement des cathodes à oxyde dans les tubes fluorescents où la cathode est éteinte après l'amorçage de la décharge électrique dans le tube. REVENDICATIONS1.- Cellule (100) de génération d'un courant électrique par conversion d'énergies thermique et photonique en énergie électrique, ladite cellule (100) comprenant un convertisseur photo-thermo-voltaïque (108), ledit convertisseur comportant : - une cathode émettrice (122) à semi-conducteur adaptée à être illuminée par des ondes électromagnétiques (R) afin d'émettre des électrons ; et - une anode collectrice (124) adaptée à collecter les électrons émis par la cathode émettrice (122) ; dans laquelle la cathode émettrice (122) et l'anode collectrice (124) définissent entre elles un espace de transfert d'électrons (129), la cellule (100) étant caractérisé en ce que le convertisseur photo-thermo- voltaïque (108) comprend un générateur de plasma (120) par résonance de micro-ondes adapté à générer un plasma dans l'espace de transfert d'électrons (129). 2.- Cellule (100) selon la revendication 1, dans laquelle le générateur de plasma (120) comporte un élément résonant micro-ondes de type antenne quart d'onde (126) et une surface de masse (128) en vis-à-vis de l'élément résonant. 3.- Cellule (100) selon la revendication 2, dans laquelle l'élément résonant (126) se termine par une électrode à haute fréquence (124), de préférence au moins partiellement transparente au rayonnement solaire. 4.- Cellule (100) selon la revendication 3, dans laquelle l'électrode à haute fréquence (124) a la forme d'un peigne ou d'une grille. 5.- Cellule (100) selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, dans laquelle l'électrode à haute fréquence (124) et l'anode collectrice sont confondues. 6.- Cellule (100) selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, dans laquelle la cathode émettrice (122) est disposée sur ou au sein de la surface de masse (128). 7.- Cellule (100) selon la revendication 6, dans laquelle la cathode émettrice (122) est séparée de la surface de masse (128) par un isolant thermique (130). 8.- Cellule (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le convertisseur photo-thermo-voltaïque (108) comprend en outre une électrode auxiliaire (138), de préférence en forme d'anneau, de contrôle du potentiel électrique dans l'espace de transfert d'électrons (129). 9.- Cellule (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le convertisseur photo-thermo-voltaïque (108) comprend en outre un aimant (140) de guidage des électrons traversant l'espace de transfert d'électrons (129) vers l'anode collectrice (124). 10.- Cellule (100) selon la revendication 9, l'aimant (140) étant agencé du côté de la cathode émettrice (122) éloigné de l'espace de transfert d'électrons (129). 11.- Cellule (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la cathode émettrice (122) comprend un substrat semi-conducteur (134) recouvert d'une couche semi-conductrice (136) apte à émettre des électrons par excitation thermique et photonique, notamment d'une couche de nitrure de gallium, et une couche d'absorption (132) de radiation infrarouge. 12.- Cellule (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, la cellule (100) définissant une enceinte (106) accueillant le convertisseur photo-thermo- voltaïque (108), ladite enceinte (106) étant remplie d'un gaz inerte ou essentiellement inerte (G) à une pression entre 0,1 et 10 kPa. 13.- Générateur d'électricité (200) comprenant une cellule (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes et un concentrateur de radiation solaire (204), notamment une lentille de Fresnel ou un miroir parabolique, dans lequel la cellule (100) est munie d'une fenêtre (116) d'illumination de la cathode émettrice (122), et dans lequel la cellule (100) est agencée par rapport au concentrateur (204) de telle manière à ce que le concentrateur (204) puisse illuminer la cathode émettrice (122) à son point focal (F) à travers ladite fenêtre d'illumination (116). 14.- Procédé de génération d'un courant électrique par insolation d'une cellule (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant les étapes consistant à : a) établir une pression de travail entre 0,1 et 10 kPa dans la cellule (100) ; b) introduire un gaz inerte ou essentiellement inerte (G) dans l'espace de transfert d'électrons (129) ; c) lancer le générateur de plasma (120), ionisant ainsi ledit gaz (G) dans l'espace de transfert d'électrons (129) ; et d) exposer la cathode émettrice (122) à un rayonnement ultraviolet-visibleinfrarouge (R). 15.- Procédé selon la revendication 14, comprenant en outre l'étape consistant à éteindre le générateur de plasma (120) lorsque la cellule (100) a atteint un régime d'ionisation du gaz (G) par courant électrique. 16.- Procédé selon la revendication 14 ou 15, dans lequel le gaz (G) contient des traces de césium vaporisé.