Le plus petit capteur solaire au monde : 9 mm3

Des chercheurs de l’Université du Michigan ont développé le plus petit capteur au monde alimenté à l’énergie solaire et capable de fonctionner quasiment sans interruption.

Les composants du système, tels que les cellules solaires, le processeur et la batterie sont toutes intégrées dans un minuscule bloc qui ne mesure que 8,75 millimètres cubes (2,5 x 3,5 x 1mm). Il serait ainsi 1 000 fois plus petit que son homologue commercial.

"Notre système peut fonctionner presque perpétuellement à condition d’être périodiquement exposé à un éclairage raisonnable, même d’intérieur", a déclaré David Blaauw, professeur de génie électrique et informatique. "Son seul facteur limitant demeure l’usure de la batterie, mais celle-ci est prévue pour durer de nombreuses années."

Le capteur se base sur le processeur "ARM Cortex-M3", une puce largement adoptée par l’industrie des microcontrôleurs grâce notamment à sa faible consommation d’énergie. En effet, elle possède des fonctions éconergétiques telles que le mode "sommeil prolongé" et le mode "réveil instantané".

"L’implémentation du processeur exploite au maximum l’ensemble de ses caractéristiques afin d’atteindre un fonctionnement consommant très peu d’énergie." a précisé Eric Schorn, vice-président, marketing, de la division processeurs, chez ARM.

Aussi, le capteur passe le plus clair de son temps en "mode sommeil", et ne se "réveille" que périodiquement afin de prendre des mesures. Sa consommation totale moyenne est inférieure à 1 nanoWatt. Un nanoWatt est l’équivalent d’un milliardième de watt.

Selon les chercheurs, le processeur n’aurait besoin que de la moitié d’1 volt pour fonctionner, alors que la batterie Cymbet – en couche mince délivre environ 4 volts. La tension a été réduite au maximum afin que le système fonctionne le plus efficacement possible. "Si nous avions utilisé les méthodes traditionnelles, le processus de conversion électrique aurait consommé beaucoup plus d’énergie que le processeur lui-même", a déclaré Dennis Sylvester, professeur agrégé en génie électrique et informatique.

L’autre moyen de rendre la conversion électrique plus efficace a été de ralentir l’horloge interne du processeur lorsque ce dernier avait une charge de travail relativement faible.

Ce système ultra-miniaturisé pourrait être utilisé en premier dans le domaine médical, car moins invasif. On le retrouverait dans la surveillance de patients souffrant d’un glaucome, touchés par un traumatisme crânien, ou encore atteints d’un cancer. Dans le corps, le capteur serait alors alimenté en énergie par les mouvements ou par la chaleur du corps.