- Diamfab, spécialiste français du diamant semi-conducteur, et STMicroelectronics, fabricant de semi-conducteurs, ont annoncé une avancée significative dans le domaine des micro-batteries nucléaires.
- Après quatre années de recherche collaborative dans le cadre du projet Tbatt-Diamond, les deux entreprises ont mis au point un générateur bêta-voltaïque diamant-tritium capable de produire de l’électricité en continu pendant jusqu’à 20 ans, avec un rendement de conversion de 10,5 %.
- Cette innovation ouvre la voie à des sources d’énergie ultra-basse consommation et longue durée pour des applications dans les secteurs des capteurs, du spatial, de la santé et de l’industrie.
Le générateur bêta-voltaïque utilise la désintégration naturelle du tritium, un isotope radioactif de l’hydrogène, pour produire de l’électricité de manière continue. Le tritium, dont le rayonnement est faible et facilement contenu, permet une production d’énergie sans recharge ni maintenance, tout en garantissant une sécurité optimale. Ce générateur se présente sous la forme d’une micro-batterie nucléaire compacte, chimiquement inerte et mécaniquement résistante, grâce à l’utilisation de diamant synthétique et de tritium recyclé.
Cette technologie cible des applications nécessitant une autonomie énergétique extrême, telles que les capteurs industriels isolés, les microsatellites, les systèmes autonomes en milieux hostiles et les dispositifs médicaux de longue durée. Elle pourrait également contribuer à la valorisation des déchets radioactifs en transformant le tritium en une ressource énergétique exploitable.
Une collaboration entre expertise industrielle et scientifique
Le projet Tbatt-Diamond, soutenu par le plan France 2030 et le Programme d’Investissements d’Avenir (PIA 4), a mobilisé plusieurs acteurs.
Diamfab, coordinateur du projet, a dirigé la conception, la fabrication et la caractérisation des cellules de conversion en diamant, qui constituent le cœur du générateur.
STMicroelectronics a développé l’électronique de contrôle ultra-basse consommation et les systèmes de récupération d’énergie, permettant une intégration optimale de cette source d’énergie dans des applications industrielles et grand public.
Le CEA a apporté son expertise dans la manipulation des isotopes de l’hydrogène, incluant le chargement, l’étiquetage et l’évaluation de la stabilité des matériaux radioactifs, grâce à ses installations dédiées.
Gauthier Chicot, CEO de Diamfab, a expliqué que cette collaboration a permis de développer un savoir-faire unique dans la fabrication de cellules bêta-voltaïques en diamant et d’ouvrir la voie à de futures innovations. Diamfab travaille actuellement avec l’ESA et Orano pour créer des générateurs plus puissants, adaptés aux besoins de l’exploration spatiale.
Philippe Roche, de STMicroelectronics, a souligné que cette technologie démontre des possibilités prometteuses pour des micro-batteries nucléaires longue durée, capables d’alimenter des objets autonomes sans maintenance, répondant ainsi aux exigences de l’IoT autonome et du New Space.
Des résultats concrets et des perspectives d’évolution
Les travaux du consortium ont permis de démontrer des cellules diamant bêta-voltaïques atteignant un rendement de conversion de 10,5 % et une densité énergétique de 15 nW/cm², grâce à une source bêta développée par le CEA.
Cette avancée représente la première innovation française majeure dans le domaine des batteries nucléaires depuis les recherches des années 1970, notamment le projet Medtronic-Alcatel pour les pacemakers au plutonium.
Les prochaines étapes du projet visent à atteindre une densité de puissance de 100 µW/cm³ en augmentant la surface active des cellules, en renforçant la source radioactive et en optimisant l’architecture d’assemblage. À terme, cette technologie pourrait alimenter durablement des infrastructures industrielles, environnementales ou spatiales, sans nécessiter de maintenance, tout en offrant une solution énergétique sûre et stable sur le long terme.
