Nanoantene pentru energia solară

Omul de știință american Brian Willis, care lucrează la Universitatea din Connecticut, a reușit să stăpânească tehnologia depunerii stratului atomic și a creat o serie de nanoantene rectificatoare, numite rectene în lumea științifică. Rektenna este necesară pentru a crea „celule solare de înaltă eficiență”. Acesta este unul dintre subiectele de bază care au fost discutate de comunitatea științifică de mult timp în termeni teoretici.

Este dificil să supraestimăm importanța creării acestei tehnologii. Faptul este că eficiența (eficiența) bateriilor din siliciu solar nu depășește în mod fundamental 33%, chiar și din punct de vedere teoretic, iar nanoantenele, un pas puternic către crearea lui Willis, nu numai că poate avea o eficiență care să ajungă la 70-80%, dar și costă un ordin de mărime mai puțin. Este adevărat, până acum aceste avantaje s-au exprimat nu atât în ​​fapte, cât și în cuvinte.

Creatorul nanoantenei Brian Willis

Ce este o nanoantenă?

Ce este o nanoantenă? Nimic mai mult decât un colector de radiații electromagnetice, necesar pentru a absorbi energia de o anumită lungime de undă. O singură avertizare - lungimea de undă trebuie să fie proporțională cu dimensiunea nanoantenei.

Este important ca frecvența de rezonanță a antenei, adică frecvența care conferă întregului sistem cea mai mare eficiență crește odată cu dimensiunea fizică a antenei, așa cum se afirmă în teoria binecunoscută a antenelor cu microunde. Din aceasta rezultă că antena rectificatoare va fi eficientă atunci când dimensiunile elementelor sale sunt de ordinul a sute de nanometri.

Aici încep problemele.

Metoda de producție a nanoantenei

Nanoantenele moderne sunt experimentale. Acestea sunt produse prin litografie cu fascicul de electroni, care este necesară pentru producerea diodelor tunel. Baza pentru aceasta este tranziția: metal - dielectric - metal. În sine, acest proces este lent, costisitor, procesarea paralelă este imposibilă atunci când îl folosești, deși este destul de potrivit pentru scopuri de cercetare. Cel mai important plus este că este capabil de o rezoluție extrem de precisă, ceea ce este esențial pentru performanța și eficiența nanoantenelor. Dar chiar și o astfel de metodă costisitoare nu permite atingerea preciziei cerute de 1-2 nm. Aceasta înseamnă că eficiența maximă cerută de teorie nu poate fi văzută pentru rectene. Ce trebuie făcut atunci când vine vorba de producția de masă?

De îndată ce tăierea electrozilor nanoantenici a fost finalizată folosind un pistol cu ​​fascicul de electroni, Brian Willis a venit cu ideea de a folosi atomi de cupru pentru a acoperi ambii electrozi, folosind depunerea stratului atomic (abre. - ALD).

În acest caz, acuratețea operației inițiale efectuate prin litografia cu fascicul de electroni poate fi în intervalul de 10-20 nm. Apoi ASO va face posibilă aducerea distanței dintre electrozi la 1,5 nm atât de necesar și necesar.

Metoda de producție a nanoantenei

Distanța scurtă creează o joncțiune de tunel care dă electroniilor o „lumină verde”, datorită căreia pot aluneca între doi electrozi și apoi pot fi folosiți pentru a genera curent continuu.

Evaluarea aplicării nanoantenelor cu energie solară

Fizicianul din statul Penselvania (SUA), Darin Zimmerman, făcând o evaluare a acestui fenomen, a subliniat că: „Până acum, era imposibil să se realizeze tablouri practice și reproductibile de rectene. Prototipurile Rektenna nu au putut folosi lumina soarelui în infraroșu până la domeniul vizibil. "

„Dar avem prima versiune a unui astfel de dispozitiv, - a spus Willis. - În acest moment, studiem opțiunea de a modifica rectene pentru a oferi cea mai bună reglare a frecvenței.

Astfel, putem afirma: dacă ideea oamenilor de știință este realizată, atunci o descoperire puternică așteaptă energia solară: materialele folosite pentru a crea nanoantene costă de la 5 la 11 dolari pe metru pătrat. Ultima cifră, cu toate acestea, se referă la nanoantene de aur. Amintiți-vă că, în cazul celulelor solare din siliciu, costul este aproape de 400 USD. din care 200 $ „plătesc” pentru siliciu cristalin.

Copyright © | 2021