Brevet FR3148672A1 — publié le 20241115

Structure thermo-photovoltaïque, pour températures ambiante et élevées, à empilement de cellules thermo-photovoltaïques dont une face d’extrémité est revêtue d’un matériau radiatif, Plaque et Module thermo-photovoltaïque associés L’invention concerne une structure thermo-photovoltaïque (10) comprenant : - un empilement alterné de cellules thermo-photovoltaïques (1 ; 1.1, 1.2, 1.3) et d’électrodes de sortie de sorte à relier les cellules en série et/ou en parallèle électrique ; - au moins un revêtement (12) en un matériau, dit matériau radiatif, adapté pour dissiper la chaleur de l’environnement extérieur par refroidissement radiatif, agencé sur au moins une des faces d’extrémité de l’empilement, de sorte que le rayonnement infra-rouge émis par le corps noir du revêtement est converti par les cellules en électricité. Figure pour l’abrégé : fig. 2 Structure thermo-photovoltaïque, pour températures ambiante et élevées, à empilement de cellules thermo-photovoltaïques dont une face d’extrémité est revêtue d’un matériau radiatif, Plaque et Module thermo-photovoltaïque associés. La présente invention concerne le domaine thermo-photovoltaïque, c’est-à-dire le domaine de la conversion de chaleur directement en électricité. Elle vise à améliorer les solutions thermo-voltaïques existantes en augmentant significativement le rendement des panneaux photovoltaïques actuels ou en générant de l’électricité par conversion directe de la chaleur d’un milieu environnemental. Il est connu des cellules photovoltaïques convertissant le rayonnement solaire en électricité. Plus précisément, les cellules photovoltaïques, convertissent l’énergie des ondes électro-magnétiques en électricité en profitant d’une part de l’ambivalence des matériaux semi-conducteurs au sein des quels les électrons de couches basses sont promus vers la bande de conduction sous l’effet d’un éclairage par des photons d’énergie suffisante, et d’autre part de la juxtaposition de tels matériaux, dopés d’une part positivement, d’autre part négativement, ces dopages permettant l’établissement d’une différence de potentiel en l’absence de tout éclairage entre eux mais permettant lors de leur illumination le mouvement des électrons apparus dans la bande conductrice, vers le matériau dopé négativement. Ainsi, l’inconvénient majeur des cellules photovoltaïques est qu’elles ne fonctionnent que le jour, i.e. en présence du rayonnement solaire. Contrairement au photovoltaïque classique qui convertit directement des photons en électrons, il existe des cellules thermo-photovoltaïques convertissant un rayonnement électromagnétique émis dans l’infrarouge en électricité : [1] . En d’autres termes, elles convertissent la chaleur en électricité. L’inconvénient majeur des cellules thermo-photovoltaïques connues est qu’elles convertissent les rayonnements infra-rouges proches typiquement obtenus par de hautes températures de l’ordre de 10000°C ou par en provenance du soleil. De plus, ces chaleurs élevées ne permettent pas l’utilisation de cellules thermo- photovoltaïques organiques. En effet, pour la réalisation de ces cellules on utilise la plupart du temps comme matériau semi-conducteur du Silicium. D’autres matériaux ont déjà été mis en œuvre, comme l’arséniure de Gallium GaAs, l’arséniure de Gallium-Indium GaInAs, le phosphure d'aluminium-gallium-indium AlGaInP, ou des polymères semi-conducteurs dont la grande diversité permet de choisir la largeur de bande interdite appelée gap, qui est la différence de niveau énergétique entre la bande conductrice et la bande de valence qui correspond aussi à l’énergie minimum des photons requise pour générer un courant électrique. Pour les infrarouges proches et moyens on peut utiliser un alliage d’Indium gallium arsénide antimonide In x Ga 1−x As y Sb 1−y dont la bande interdite varie entre 0,5eV et 0,6eV selon les valeurs de x et y . Cependant les longueurs d’ondes infra-rouges émis par les corps noirs à températures ambiantes ont une énergie principalement comprise entre un vingtième d’électron volt et un demi-électron volt correspondent rarement à des gaps directs des semi-conducteurs qui sont de l’ordre de l’électron volt. On peut alors réaliser des puits-quantiques, notamment à une dimension, constitués d’un semi-conducteur pris en sandwich entre deux autres couches d’un ou de semi-conducteur(s) différent(s) dont le gap est plus élevé. La zone occupée par le semi-conducteur pris en sandwich a alors un gap intermédiaire permettant l’effet voltaïque avec des photons d’énergie plus basse, notamment si un dopage, des couches sandwich et à fortiori des couches intermédiaires permet le développement d’un champ électrique à travers la cellule. On peut par exemple utiliser le In 0 .7 Ga 0 .3 As pour le semi-conducteur de bande interdite basse et du AlAs o . 8 Sb 0 .2 comme semi-conducteur dont la bande interdite est plus élevée :[2]. Par exemple encore, les semi-conducteurs peuvent être le Pb 0.81 Sn 0.19 Se comme matériau à faible bande interdite associé au Pb 0.80 Sr 0.20 Se : [3] . On peut aussi réaliser entre les deux couches sandwich non pas un puits quantique mais un empilement de puits quantiques appelé cascade quantique, faite de couches d’épaisseurs différentes, créant ainsi une succession de puits quantiques ayant des gaps différents. Il peut s’agir de deux semi-conducteurs de gaps différents : [2]. Ces Cascades quantiques permettent de générer de l’électricité aussi dans ce domaine des infrarouges moyens, notamment à partir de rayonnements de longueur d’onde de 9μm : [4], longueur d’onde à laquelle des corps noirs émettent à une température de 25°C. Ces couches peuvent être empilées les unes sur les autres pour former des cellules multi-jonction et convertir la plupart du spectre en électricité : [5]. Par ailleurs, pour pallier les limites du rendement des cellules multi-jonctions, souvent inférieure à 50% dans le spectre du visible, il a été proposé un système de conversion du rayonnement lumineux en chaleur intense, de l’ordre de 1000°C puis de convertir les rayonnements infra-rouges en lumière dans le spectre du visible absorbable par des cellules photovoltaïques: [6] . Cependant le système proposé est compliqué à réaliser, requiert un chauffage du dispositif par les rayons lumineux à des températures élevées et ne permet pas de convertir directement en électricité de l’énergie thermique provenant de la chaleur ambiante, d’une mer, d’un océan ou de tout autre milieu aquatique ou celles rencontrées par un panneau solaire photovoltaïque standard lors de son utilisation. Par ailleurs, il existe des générateurs thermoélectriques par effet Thomson. Cependant ceux-ci nécessitent deux réservoirs calorifiques à des températures différentes, l’un fournissant de la chaleur et l’autre l’absorbant. Il existe donc un besoin pour proposer une solution thermo-voltaïque notamment afin qu’elle soit adaptée aux températures environnementales usuelles, en vue à la fois d’augmenter significativement le rendement des panneaux photovoltaïques actuels et de générer de l’électricité par conversion directe de la chaleur d’un milieu environnemental. L’invention vise à répondre à tout ou partie de ce besoin. Pour ce faire, l’invention a pour objet, selon l’un de ses aspects, une structure thermo-photovoltaïque comprenant : - un empilement alterné de cellules thermo-photovoltaïques et d’électrodes de sortie de sorte à relier les cellules en série et/ou en parallèle électrique ; - au moins un revêtement en un matériau, dit matériau radiatif, adapté pour absorber et dissiper la chaleur de l’environnement extérieur par refroidissement radiatif, agencé sur au moins une des faces d’extrémité de l’empilement, de sorte que le rayonnement infra-rouge émis par le matériau radiatif est converti par les cellules en électricité. Ainsi, l’invention consiste essentiellement à réaliser une structure thermo-photovoltaïque avec des cellules thermo-photovoltaïques empilées les unes sur les autres, au moins une face d’extrémité étant revêtue par un matériau radiatif. Les cellules thermo-photovoltaïques sont avantageusement configurées pour absorber la chaleur aux longueurs d’ondes du domaine infrarouge émises par les corps noirs aux températures du matériau radiatif. De préférence, les cellules thermo-photovoltaïques sont configurées pour absorber des longueurs d’onde de l’infrarouge comprises entre 5 et 50 µm. Les cellules thermo-photovoltaïques sont avantageusement configurées agencées pour un fonctionnement du revêtement en matériau radiatif à une température donnée, par exemple 20°C ou encore 0°C ou encore 45°C ou encore 80°C , et pour produire un courant électrique d’un nombre restreint d’intensités prédéfinies, par exemple 120A et 600A pour un fonctionnement à 20°C, permettant de connecter les cellules fonctionnant à la même intensité en série et les cellules ou groupes de cellules fonctionnant au même voltage en parallèle. Avantageusement, chaque cellule thermo-photovoltaïque est en matériaux semi-conducteurs organiques et/ou non organiques. Selon un mode de réalisation avantageux, au moins une des cellules thermo-photovoltaïques est constituée de deux électrodes inférieure et supérieure, agencées de part et d'autre d’au moins un empilement de trois couches minces successives formant un puits quantique suivant: - une couche à base de matériau semi-conducteur à large bande interdite dopé par des donneurs de type P ; - une couche à base de matériau semi-conducteur à faible bande interdite dopé par des donneurs de type P ; - une couche à base de matériau semi-conducteur à large bande interdite dopé par des accepteurs de type N. Selon un autre mode de réalisation avantageux, au moins une des cellules thermo-photovoltaïques es constituée de deux électrodes inférieure et supérieure, agencées de part et d'autre d’au moins un empilement de trois couches minces successives formant un puits quantique suivant : - une couche à base de matériau semi-conducteur à large bande interdite dopé par des donneurs de type P ; - une couche à base de matériau semi-conducteur à faible bande interdite dopé par des accepteurs de type N; - une couche à base de matériau semi-conducteur à large bande interdite dopé par des accepteurs de type N. De préférence, le matériau semi-conducteur à large bande interdite est un alliage d’indium (In) et de gallium (Ga), de préférence encore l’alliage In 0.7 Ga 0.3 . De préférence, la couche d’alliage In 0.7 Ga 0.3 a une épaisseur comprise entre 300 et 2000 nm. De préférence, le matériau semi-conducteur à large bande interdite est un alliage d’arséniure d'aluminium (AlAs) ou d’antimoniure d'aluminium (AlSb) ou leur combinaison, de préférence encore l’alliage AlAs 0.8 Sb 0.2. De préférence, la couche d’alliage AlAs 0.8 Sb 0.2 a une épaisseur comprise entre 28 et 80 nm. Selon une variante avantageuse, la au moins une cellule thermo-photovoltaïque comprend plusieurs puits quantiques en empilement les uns sur les autres en formant une cascade quantique. Les cellules thermo-photovoltaïques sont de préférence configurées pour absorber des longueurs d’onde de l’infrarouge comprises entre 5 et 50 µm. La structure est avantageusement configurée pour produire des courants électriques compris entre 15 et 600A par m 2 . Selon une configuration avantageuse, la ou les cellules de l’empilement absorbant les longueurs d’onde les plus courtes est(sont) agencée(s) la(les) plus proche(s) du revêtement en matériau radiatif, tandis que la ou les cellules les plus éloignée(s) absorbe(nt) des longueurs d’onde plus élevées. Avantageusement, le revêtement de matériau radiatif est en matériau conducteur thermique, de préférence en aluminium. Le revêtement de matériau radiatif peut être de forme plane. Avantageusement, le matériau radiatif est en contact avec des ailettes de dissipation thermique qui s’étendent dans l’environnement extérieur. Selon une variante avantageuse, le matériau radiatif est revêtu d’un film de protection thermique sur sa face extérieure, à l’opposé de celle agencée sur l’empilement de cellules thermo-photovoltaïques, ledit film de protection thermique étant adapté pour réfléchir les rayonnements thermiques dans le domaine des infra-rouges. Cellules thermo-photovoltaïques La bande interdite du matériau pris en sandwich ayant une énergie de bande inversement proportionnelle au carré de son épaisseur, il est possible, en choisissant ladite épaisseur, de créer des cellules thermo-photovoltaïques absorbant les rayonnements thermiques de longueurs d’ondes élevées. Les cellules thermo-photovoltaïques sont de préférence constituées de puits quantiques, par exemple en Pb 0,8 Sr 0,2 Se et , pour, le matériau de faible bande interdite du Pb 0,81 Sn 0,1 9 Se, dont les couches en matériaux de faible bande interdite sont d’épaisseurs comprises entre 1 et 10 monocouches de cristal, c’est à dire d’une épaisseur comprise entre 0,35nm et 3,5nm. Alternativement, les cellules thermo-photovoltaïques sont de préférence constituées de cascades quantiques, par exemple en Pb 0,8 Sr 0,2 Se et , pour le matériau de faible bande interdite du Pb 0,81 Sn 0,1 9 Se, dont les couches en matériaux de faible bande interdite dont les épaisseurs sont différentes et comprises entre 1 et 15 monocouches de cristal, c’est à dire une épaisseur comprise entre 0,35nm et 5,25nm tandis que les couches constituées de matériaux de plus haute bande interdite sont épaisses de 1nm. Les couches de bandes interdites de ces cascades quantiques sont avantageusement empilées les unes sur les autres permettant, depuis le matériau radiatif, d’abord l’absorption des rayonnements les plus énergétiques c’est-à-dire de longueurs d’onde les plus grandes, puis l’absorbation des rayonnements les moins énergétiques. Alternativement, la cellule absorbant les ondes électromagnétiques de la moins élevée des fréquences de rayonnements absorbées par les cellules de la structure, est agencée au milieu de l’empilement de telle sorte que le rayonnement électromagnétique qui pénètre dans la structure thermo-photovoltaïque, par l’une ou l’autre de ses faces d’extrémités, est d’abord absorbé dans ses longueurs d’ondes les plus courtes, puis dans ses longueurs d’ondes plus grandes . La cellule absorbant les ondes électromagnétiques se trouve alors avantageusement flanquée sur chacune de ses faces d’au moins un matériau radiatif. Alternativement, les cellules thermo photovoltaïques utilisent des nanoparticules de semiconducteurs dits quantum dots, de préférence de bandes interdites directes, de préférence comprises entre 0,05eV et 0,5eV, constituées par exemple de Sulfure de Plomb PbS, de Sulfure de Mercure HgS, de Tiemannite HgSe, de Tellure de Mercure HgTe ou d’oxyde d’étain indium dopé de façon à présenter des bandes interdites dans le domaine des infrarouges moyens et éloignés : [7]. Des couches de ces nanoparticules de bandes interdites différentes sont avantageusement empilées les unes sur les autres permettant, depuis le matériau radiatif, d’abord l’absorption des rayonnements les plus énergétiques c’est-à-dire de longueurs d’onde les plus petites, puis l’absorbation des rayonnements moins énergétiques. Alternativement, une couche absorbant les ondes électromagnétiques de la moins élevée des fréquences de rayonnements absorbées par les divers couches, se trouve au milieu des dites autres couches de telle sorte que le rayonnement électromagnétique pénétrant dans la cellule thermo photovoltaïque est d’abord absorbé dans ses longueurs d’ondes les plus courtes, puis dans ses longueurs d’ondes plus grandes qu’ils pénètre dans la cellule thermo-photovoltaïque par l’une de ses faces ou par l’autre. Une couche de magnésium peut être avantageusement intercalée entre des couches de nanoparticules : [8]. Ces couches de nanoparticules sont par exemple prises en sandwich entre deux semi-conducteurs, l’un dopé positivement, l’autre dopé négativement. Alternativement, ces couches de nanoparticules sont prises en sandwich par exemple entre deux couches de polymères semi-conducteurs, l’un dit donneur, l’autre dit récepteur. Alternativement encore, des nanoparticules sont incluses dans l’un des polymères formant les cellules thermo-photovoltaïque : [9]. De préférence, les nanoparticules sont incluses en couches successives, de granulométrie différente, permettant d’absorber d’abord les rayons les plus énergétiques en provenance de l’électrode transparente aux rayonnements issus du corps noir. Selon une variante avantageuse, la face de l’empilement de cellules thermo-photovoltaïques la plus éloignée du matériau radiatif, est revêtue d’un film de protection thermique adapté pour réfléchir les rayonnements thermiques dans le domaine des infra-rouges. Avantageusement, le film de protection thermique est un miroir de Bragg. Selon cette variante, le matériau radiatif est revêtu d’un premier film de protection thermique sur sa face extérieure, à l’opposé de celle agencée sur l’empilement de cellules thermo-photovoltaïques, et/ou la face extérieure de l’empilement de cellules thermo-photovoltaïques est revêtue d’un second film de protection thermique ; lesdits films de protection thermique étant adaptés pour réfléchir les rayonnements thermiques dans le domaine des infra-rouges ; Le premier film de protection thermique permet au corps noir de ne pas se refroidir par rayonnement thermique du côté de la structure non pourvu des cellules thermo-photovoltaïques. Le second film de protection thermique réfléchit les rayonnements non absorbés par les couches de la structure absorbantes des rayonnements infra-rouges. Miroir de Bragg Un miroir de Bragg est par exemple constitué de couches de matériaux transparents aux infra-rouges émis par les corps noirs et d’indices de réfraction différenciés en alternance. Les couches sont constituées par exemple de l’arséniure de Gallium (GaAs) et de chlorure de potassium (KCl) dont, les indices de réfractions sont respectivement 3,2971 et 1,4705. L’épaisseur d’une couche de GaAs est donc égale à 5/4/3.2971 soit 0,38 μm, tandis que l’épaisseur d’une couches de KCl est de 0,85 μm ; un tel miroir réfléchissant, selon les calculs de l’inventeur, des rayonnements de longueurs d’ondes comprise entre 3,3 μm et 10 μm. Un miroir de Bragg constitué de couches de tellure de Cadmium CdTe et KCl, qui des indices de réfraction respectivement de 2,65 et 1,432 et des couches d’épaisseurs respectivement 0,47μm et 0,87μm réfléchit, selon les calculs de l’inventeur, des rayonnements de longueurs d’ondes comprise entre 3,6μm et 8,1 μm. Chacun des deux miroirs peut être constitué de 8 paires de couches. On peut envisager d’agencer deux miroirs de Bragg, de matériaux différents, l’un adjacent à l’autre. Les cellules thermo-photovoltaïques peuvent être reliées entre elles en série et/ou en parallèle électrique, de façon à obtenir un courant électrique entre uniquement deux bornes de sortie de la structure. Par exemple, pour un fonctionnement à 20°C avec des cellules thermo-photovoltaïques produisant des courants électriques de 120A et de 600A par m² des électrodes de sortie de cellules produisant 120A sont de préférences reliées en parallèle, notamment par groupe de 5 pour former deux sous-structures produisant 600A chacune. Chacune de ces sous-structures ainsi que les cellules produisant intrinsèquement 600A sont de préférence reliées en série pour produire un courant électrique de 600A sous une tension cumulée de chacune des cellules non reliées en parallèle et avec les sous-structures. A titre d’exemple, selon les calculs de l’inventeur, en supposant une efficacité quantique externe (EQE) de 1, la puissance par m 2 de surface d’un empilement constitué d'un premier groupe de 5 couches mises en parallèle produisant chacune une intensité de 120A pour une différence de potentiel de 0,02V , ledit premier groupe étant mis en série avec un second groupe constitué de 11 couches mises en série produisant une intensité de 600A pour une différence de potentiel cumulée de 0,77V et mis en série avec un troisième groupe constitué d’un ensemble de 5 couches mises en parallèle et ayant une différence de potentiel de 0,16V et chacune produisant une intensité de 120A, produit environ 540W à 20°C, 295W à -10°C, 440W à +10°C et 630W à 37°C. A titre d’autre exemple, selon les calculs de l’inventeur en supposant une efficacité quantique externe de 1, la puissance par m 2 de surface d’un empilement constitué de 7 couches mises en série produisant une intensité de 900A pour une différence de potentiel cumulée de 0,45V mis en série avec un ensemble de 4 couches mises en parallèle et ayant une différence de potentiel de 0,13V et une intensité cumulée de 900A, produit environ 490W à 20°C, 290W à -10°C, 420W à +10°C et 570W à 37°C. Les connexions électriques des couches sont avantageusement reconfigurables, permettant d’adapter la structure thermo-photovoltaïque à la température à laquelle elle est utilisée. Alternativement, les sous-structures reliées en série électrique et produisant des intensités différentes ont chacun une sortie de courant qui leur est propre. Alternativement encore, chacune des cellules produit un courant électrique d’une seule intensité, par exemple 600A à 20°C. De préférence, les cellules de l’empilement absorbant les longueurs d’onde plus courtes sont agencées plus proches du revêtement en matériaux radiatif que les cellules absorbant des longueurs d’onde plus élevées. Un revêtement en matériau radiatif selon l’invention émet des radiations électromagnétiques dans le domaine des infrarouges, de préférence proches et moyens. Il est de préférence conducteur de chaleur, tel que par exemple de l’aluminium, du cuivre ou de la fibre de carbone. Alternativement il peut être composite tel que par exemple constitué de cuivre recouvert de nanoparticules de carbone appelées carbone black. A l’instar de revêtement en nanotubes de carbone, le matériau radiatif peut être absorbant de radiations d’autres longueurs d’onde, par exemple dans le domaine du visible. L’invention concerne également une plaque thermo-photovoltaïque comprenant au moins deux structures thermo-photovoltaïques telles que décrites précédemment, empilées l’une sur l’autre et reliées électriquement en série et/ou en parallèle. Selon un mode de réalisation avantageux, la plaque comprend un ou plusieurs montants en matériau conducteur thermique traversant les structures thermo-photovoltaïques de sorte à constituer des ponts thermiques entre le ou les revêtements de matériau radiatif à au moins l’une des extrémités de l’empilement des structures et le ou les matériau radiatifs au sein des structures empilées. L’invention concerne également un module thermo-photovoltaïque comprenant au moins deux plaques thermo-photovoltaïques comme décrites précédemment, espacées l’une de l’autre d’un espace adapté pour y faire circuler un fluide caloporteur. L’invention concerne également l’utilisation d’un module thermo-photovoltaïque tel que mentionné précédemment par immersion dans un milieu environnant extérieur, de sorte que son fluide tel que l’eau d’un milieu aquatique, ou l’air ambiant, circule par convection naturelle ou forcée au sein du module. Les avantages de l’invention comparativement aux panneaux photovoltaïques et thermo-photovoltaïques selon l’état de l’art sont nombreux parmi lesquels on peut citer : - une production d’électricité augmentée ; - la possibilité de faire fonctionner un module thermo-photovoltaïque en l’immergeant/implantant dans n’importe quel milieu naturel, comme des mers, des lacs, des cours d’eau (rivières, ruisseaux, fleuves), dans un sol, dans l’air ambiant, à grande profondeur notamment pour récupérer la chaleur géothermique ou pour capter la chaleur de salles surchauffées ou de serveurs informatiques ; - la possibilité d’intégrer un module thermo-photovoltaïque à rendement électrique élevé, directement dans un appareil/équipement/machine/véhicule/bateau qui fonctionne à l’électricité de sorte à augmenter le rendement global et/ou le rendre l’autonome. Par exemple, un module thermo-photovoltaïque selon l’invention peut être mis à l’intérieur d’un appareil de réfrigération et mettre à profit les calories qu’il en extraie, ou à l’extérieur d’un véhicule automobile sous ou sur sa carrosserie, derrière la coque d’un bateau, sous un vêtement pour refroidir le corps et générer de l’énergie, ou implanté comme appareil générateur d’électricité à l’intérieur d’un corps humain, végétal ou animal pour par exemple y alimenter électriquement des implants médicaux, ou pour alimenter des appareils électriques autonomes tels que des caméras de surveillance ou des balises de GPS. D’autres avantages et caractéristiques de l’invention ressortiront mieux à la lecture de la description détaillée d’exemples de mise en œuvre de l’invention faite à titre illustratif et non limitatif en référence aux figures suivantes. la représente en vue en coupe partielle d’un exemple d’une cellule thermo-photovoltaïque conforme à l’invention. la est une vue en coupe partielle d’un exemple d’une structure thermo-photovoltaïque selon l’invention comprenant un empilement de cellules thermo-photovoltaïques selon la et d’un revêtement à matériau radiatif sur une de faces d’extrémité de l’empilement. la est une vue en coupe partielle d’un exemple d’un panneau thermo-photovoltaïque selon l’invention comprenant un empilement de structures thermo-photovoltaïques selon la traversé par des montants formant des ponts thermiques entre les revêtements à matériau radiatif. la est une vue en coupe partielle d’un exemple d’un module thermo-photovoltaïque selon l’invention comprenant une pluralité de panneaux thermo-photovoltaïques selon la espacés les uns des autres en laissant circuler un fluide caloporteur d’un environnement extérieur. la est une vue en coupe partielle d’un autre exemple d’une cellule thermo-photovoltaïque de type organique. Description détaillée Dans l’ensemble de la présente demande, les termes «dessus» et «dessous» sont à comprendre par rapport à un structure thermo-photovoltaïque selon l’invention qui serait dans une configuration de fonctionnement à l’horizontal. Les différents éléments ne sont pas nécessairement à la même échelle, à des fins de clarté uniquement. On a représenté à la , un exemple de cellule thermo-photovoltaïque 1 conforme à l’invention. Elle est constituée d’un empilement successif des couches suivantes : une couche 2 à base de matériau semi-conducteur à large bande interdite dopé par des donneurs de type P ; une couche 3 à base de matériau semi-conducteur à faible bande interdite dopé par des donneurs de type P ; une couche 4 à base de matériau semi-conducteur à large bande interdite dopé par des accepteurs de type N. La couche 2 est par exemple à base d’In 0.7 Ga 0.3 dopé P et d’épaisseur comprise entre 300nm et2000nm. La couche 3 est par exemple à base AlAs 0.8 Sb 0.2 dopé P et d’épaisseur comprise entre 28 et 80 nm. La couche 4 est par exemple à base d’In 0.7 Ga 0.3 dopé N et d’épaisseur comprise entre300nm et 2000nm. Deux électrodes 5, 6 respectivement reliées électriquement aux couches 2, 4 assurent la sortie du courant électrique. Selon l’invention, on réalise une structure thermo-photovoltaïques, en empilant plusieurs cellules thermo-photovoltaïques en alternance avec leurs électrodes de sortie, et en réalisant un revêtement en matériau radiatif, notamment en aluminium sur une face d’extrémité de l’empilement. Dans l’exemple illustré de la , la structure 10 est constituée d’un empilement de quatre cellules thermo-photovoltaïques 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 et d’un revêtement en matériau radiatif en aluminium déposé sur celle du-dessus. Toutes les cellules 1.1 à 1.4 sont reliées électriquement en série électrique de sorte que la structure 10 comprend uniquement deux bornes de sortie 13, 14. Un fluide caloporteur F circulant par convection naturelle ou forcée, tel que de l’air ou de l’eau ou un fluide frigorigène tel que du fréon vient chauffer le revêtement radiatif 2. Comme illustré avec les flèches noires, les corps noirs aux températures du revêtement en matériau radiatif 2 émettent alors des radiations dans le domaine de l’infra-rouge de préférence de longueur d’onde entre 5 et 50µm pour lesquelles les cellules 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 sont adaptées et donc produisent de l’électricité. Autrement dit, la chaleur provenant du fluide caloporteur F et absorbée par le revêtement radiatif 2 est convertie en électricité par les cellules 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 avec un rendement optimal. Une plaque thermo-photovoltaïque P peut être réalisée par empilement de plusieurs structures 10, comme illustré à la , leurs revêtements en matériau radiatif 2 étant soit au sein de l’empilement soit sur la face d’extrémité, avec deux bornes de sortie électrique 15, 16 uniquement. Par exemple, on peut empiler un nombre de dix structures thermo-photovoltaïques 10, pour former une plaque d’épaisseur totale de 2cm produisant jusqu’à 5400w/m² à une température de fluide F de l’ordre de 20°C. Comme illustré sur cette , des montants métalliques 100 traversent avantageusement l’empilement d’une plaque pour relier thermiquement les différents matériaux radiatifs 2 entre eux en formant des ponts thermiques, ce qui optimise la conduction thermique au sein de la plaque P. Par exemple, les ponts thermiques 100 sont régulièrement espacées d’une distance d’1 à quelques cm. Un module thermo-photovoltaïque M selon l’invention peut comprendre plusieurs plaques P1, P2, P3 agencées à distance les unes des autres et reliées électriquement entre elles avec deux bornes de sortie électriques 17, 18 uniquement, comme montré à la . Le fluide caloporteur F peut circuler dans les espaces de hauteur e1, e2 entres les plaques. A titre d’exemple, un module M qui vient d’être décrit avec un empilement de plaques thermo- photovoltaïques P1, P2, P3 d’un nombre de dix plaques 10 chacune, régulièrement espacées d’une hauteur e1 = e2 égale à environ 2cm, pour un volume cubique total d’1m 3 , qui serait immergé dans un fluide F constitué par une mer ou une rivière à 20°C, permettrait de générer jusqu’à 21kW d’électricité. L’eau traversant le module serait alors refroidie de moins de 0,01°C si elle circule à 1m/s dans la mer ou rivière. A titre d’autre exemple, une plaque P sur une surface de 5,5m 2 implantée sur la carrosserie d’un véhicule circulant à 30m/s permettrait de générer 30kW en refroidissant l’air F de moins de 0,5°C, permettant ainsi de faire circuler le véhicule. En tant qu’autre exemple d’application, une plaque P peut être disposée sur le fuselage et/ou les ailes d’un avion, notamment un avion supersonique pour y récupérer de l’énergie thermique. Un autre exemple de réalisation d’une cellule thermo-photovoltaïque, de type organique qui peut être envisagé dans le cadre de l’invention est illustré à la . La cellule thermo-photovoltaïque 1 est ici constituée d’un empilement successif des couches suivantes : - une couche 20 à base d’un polymère organique de type n qui constitue un accepteur d’électrons; - une couche 30 à base d’un polymère qui constitue un accepteur; - une couche 40 à base d’un polymère conducteur de type p qui constitue un donneur. La couche 20 est par exemple à base d’un polymère [6,6]-phényl-C61-butanoate de méthyle (PCBM) et d’épaisseur comprise entre 10nm et 100nm, de préférence égale à 15nm. Le cas échéant, le polymère PCBM peut incorporer des nanoparticules. La couche 30 est par exemple à base d’un polymère poly-3-oxothiéno[3,4-d]isothiazole-1,1-dioxyde/benzodithiophène,et d’épaisseur comprise entre 10 et 50 nm, de préférence égale à 15nm. La couche 40 est par exemple à base d’un polymère poly(3-hexylthiophène-2,5-diyl) (P3HT) et d’épaisseur comprise entre 10nm et 100nm, de préférence égale à 15nm. Le cas échéant, le polymère P3HT peut incorporer des nanoparticules. Deux électrodes 50, 60 respectivement reliées électriquement aux couches 20, 40 assurent la sortie du courant électrique. Une ou l’autre des couches 50, 60 peut être une couche d’oxyde d’indium-étain (ITO). Typiquement, l’épaisseur de la couche d’ITO peut être égale à 1µm. Une couche 70 supplémentaire d’oxyde de zinc (ZnO) peut être intercalée entre la couche 40 et l’électrode 60. Typiquement, l’épaisseur de la couche de ZnO peut être égale à 10nm.D’autres variantes et améliorations peuvent être prévues sans pour autant sortir du cadre de l’invention. Si dans les exemples illustrés, les couches 2, 3, 4 d’une cellule thermo-photovoltaïque sont respectivement dopées P, P, N, on peut très bien envisager une empilement de couches 2, 3, 4 respectivement dopées P, N, N. Si dans l’exemple illustré de la , une structure thermo-photovoltaïque selon l’invention comprend un empilement de quatre cellules, on peut envisager n’importe quel nombre à partir de deux. Il en va de même avec un panneau et un module thermo-photovoltaïques selon l’invention. Dans un module thermo-photovoltaïque selon l’invention, les plaques peuvent être régulièrement espacées l’une de l’autre ou avec des espaces de largeur différentes. Dans les exemples illustrés, les connexions électriques représentées entre cellules au sein d’une structure, entre structures au sein d’un panneau, et entre panneaux au sein d’un module sont exclusivement en série électrique. On peut tout-à-fait envisager des connexions en série et/ou en parallèle électrique au sein de chacun de ces objets selon l’invention, avec de préférence uniquement deux bornes de sortie. Pour garantir les mises en parallèle électrique de deux cellules adjacentes dans l’empilement, on veille bien entendu à réaliser une isolation électrique entre elles. Liste des références citées [1] : D. Martin et al,« Development of GaSb Photoreceiver Arrays for Solar Thermophotovoltaic Systems », Journal of Solar Energy Engineering 129, 283 (2007). [2] : M. Ahmed et al, « Quantum Cascade Structures for Efficient Thermo-Photovoltaic Energy Conversion », 2012 Photonics Global Conference (PGC). [3]: “ PbSnSe / PbSrSe quantum well materials for thermophotovoltaic devices AIP Advances ” 9, 035303 (2019.) [4]: G. Marschick, « High-responsivity operation of quantum cascade detectors at 9 µm », Vol. 30, No. 22 / 24 Oct 2022 / Optics Express 40188. [5]: https://physicsworld.com/a/sunny-superpower-solar-cells-close-in-on-50-efficiency/ [6]: « Hot Solar Cells By converting heat to focused beams of light, a new solar device could create cheap and continuous power », 2017, MIT Technology review: https://www.technologyreview.com/technology/hot-solar-cells/ [7]: Charlie Gréboval et al., “ Mercury Chalcogenide Quantum Dots: Material Perspective for Device Integration ” Chem. Rev. 2021, 121, 7, 3627–3700. [8] Han Song, Y “ Improving the Efficiency of Quantum Dot Sensitized Solar Cells beyond 15% via Secondary Deposition ” by in the Journal of American Chemical Society 2021, 143 , 4790-4800. [9] “ Infrared Organic Photovoltaic: A Review Article ”, Research Journal of Engineering and Technology · August 2017.[10] Luyao Lu, Tao Xu, Wei Chen, Erik S. Landry, and Luping Yu “ Ternary blend polymer solar cells with enhanced power conversion efficiency ”: Nature Photonics 17 August 2014. Structure thermo-photovoltaïque (10) comprenant : un empilement alterné de cellules thermo-photovoltaïques (1 ; 1.1, 1.2, 1.3) et d’électrodes de sortie de sorte à relier les cellules en série et/ou en parallèle électrique ; au moins un revêtement (12) en un matériau, dit matériau radiatif, adapté pour dissiper la chaleur de l’environnement extérieur par refroidissement radiatif, agencé sur au moins une des faces d’extrémité de l’empilement, de sorte que le rayonnement infra-rouge émis par le corps noir du revêtement est converti par les cellules en électricité. Structure thermo-photovoltaïque selon la revendication 1, chaque cellule thermo-photovoltaïque étant en matériaux semi-conducteurs organiques et/ou non organiques. Structure thermo-photovoltaïque selon la revendication 2, au moins une des cellules thermo-photovoltaïques étant constituée de deux électrodes inférieure (3) et supérieure (6), agencées de part et d'autre d’au moins un empilement de trois couches minces successives formant un puits quantique suivant : une couche à base de matériau semi-conducteur à large bande interdite dopé par des donneurs de type P ; une couche à base de matériau semi-conducteur à faible bande interdite dopé par des donneurs de type P ; une couche à base de matériau semi-conducteur à large bande interdite dopé par des accepteurs de type N. Structure thermo-photovoltaïque selon la revendication 2, au moins une des cellules thermo-photovoltaïques étant constituée de deux électrodes inférieure (5) et supérieure (6), agencées de part et d'autre d’au moins un empilement de trois couches minces successives formant un puits quantique suivant : une couche à base de matériau semi-conducteur à large bande interdite dopé par des donneurs de type P ; une couche à base de matériau semi-conducteur à faible bande interdite dopé par des accepteurs de type N; une couche à base de matériau semi-conducteur à large bande interdite dopé par des accepteurs de type N. Structure thermo-photovoltaïque selon la revendication 3 ou 4, le matériau semi-conducteur à large bande interdite dopé par des donneurs de type P ou dopé par des accepteurs de type N. étant un alliage d’indium (In) et de gallium (Ga), de préférence l’alliage In 0.7 Ga 0.3 . Structure thermo-photovoltaïque selon la revendication 5, la couche d’alliage In 0.7 Ga 0.3 ayant une épaisseur comprise entre 300 et 2000 nm. Structure thermo-photovoltaïque selon l’une des revendications 3 à 6, la couche à base de matériau semi-conducteur à faible bande interdite dopé par des donneurs de type P ou par des accepteurs de type N étant une couche d’alliage AlAs 0.8 Sb 0.2 ayant de préférence une épaisseur comprise entre 28 et 80 nm. Structure thermo-photovoltaïque selon l’une des revendications 3 à 7, la au moins une cellule thermo-photovoltaïque comprenant plusieurs puits quantique en empilement les uns sur les autres en formant une cascade quantique. Structure thermo-photovoltaïque selon l’une des revendications précédentes, les cellules thermo-photovoltaïques étant configurées pour absorber des longueurs d’onde de l’infrarouge comprises entre 5 et 50 µm. Structure thermo-photovoltaïque selon l’une des revendications précédentes, configurée pour produire des courants électriques compris entre 15 et 600A par m 2 . Structure thermo-photovoltaïque selon l’une des revendications précédentes, les cellules de l’empilement absorbant les longueurs d’onde les plus courtes étant agencée(s) la(les) plus proche(s) du revêtement en matériau radiatif, tandis que la ou les cellules les plus éloignée(s) absorbe(nt) des longueurs d’onde plus élevées. Structure thermo-photovoltaïque selon l’une des revendications précédentes, le revêtement de matériau radiatif étant en matériau conducteur thermique, de préférence en aluminium. Structure thermo-photovoltaïque selon l’une des revendications précédentes, le revêtement de matériau radiatif étant de forme plane. Structure thermo-photovoltaïque selon la revendication précédente, le matériau radiatif étant en contact avec des ailettes de dissipation thermique qui s’étendent dans l’environnement extérieur. Structure thermo-photovoltaïque selon l’une des revendications précédentes, le matériau radiatif étant revêtu d’un film de protection thermique sur sa face extérieure, à l’opposé de celle agencée sur l’empilement de cellules thermo-photovoltaïques, ledit film de protection thermique étant adapté pour réfléchir les rayonnements thermiques dans le domaine des infra-rouges. Structure thermo-photovoltaïque selon l’une des revendications 1 à 14, la face de l’empilement de cellules thermo-photovoltaïques la plus éloignée du matériau radiatif, étant revêtue d’un film de protection thermique adapté pour réfléchir les rayonnements thermiques dans le domaine des infra-rouges. Structure thermo-photovoltaïque selon l’une des revendications 15 ou 16, le film de protection thermique étant un miroir de Bragg. Plaque thermo-photovoltaïque comprenant au moins deux structures thermo-photovoltaïques selon l’une des revendications précédentes, empilées l’une sur l’autre et reliées électriquement en série et/ou en parallèle. Plaque thermo-photovoltaïque selon la revendication 18, comprenant un ou plusieurs montants en matériau conducteur thermique traversant les structures thermo-photovoltaïques de sorte à constituer des ponts thermiques entre le ou les revêtements de matériau radiatif à au moins l’une des extrémités de l’empilement des structures et le ou les matériau radiatifs au sein des structures empilées. Module thermo-photovoltaïque comprenant au moins deux plaques thermo-photovoltaïques selon l’une des revendications 18 ou 19 espacées l’une de l’autre d’un espace adapté pour y faire circuler un fluide caloporteur. Utilisation d’un module thermo-photovoltaïque selon la revendication 20 par immersion dans un milieu environnant extérieur, de sorte que son fluide tel que l’eau d’un milieu aquatique, ou l’air ambiant, circule par convection naturelle ou forcée au sein du module.