Co je Nanoantenna?
Nanoantenna, nebo nantenna, je myšlenka na typ solárního článku, který místo využití viditelného světla k výrobě elektřiny využívá infračervené záření, které je často považováno za teplo a existuje za viditelným rozsahem pro člověka. Infračervené světlo je emitováno samotnou Zemí a celou řadou průmyslových procesů jako odpadní energie, například z elektráren spalujících uhlí. Jedna verze nanoantenny má tvar mikroskopicky malého zlatého čtverce nebo spirály z kovového drátu přibližně 1/25 průměru lidského vlasu, který je uložen v pružné polyethylenové plastové fólii. Kovy jako mangan a měď byly také studovány pro nanoantennu a ve výzkumu od roku 2008 se ukázalo, že zařízení jsou až 92% účinná při přeměně kmitočtů infračerveného světla, které zachycují na elektrickou energii.
Sluneční záření pokrývá široké spektrum za viditelným rozsahem světla. Odhaduje se, že 44% světla emitovaného Sluncem je viditelných se 7% v ultrafialovém rozsahu a 49% v infračerveném rozsahu. Když viditelné světlo dopadne na povrch Země nebo jeho atmosféru, ztratí během procesu hodně své energie a většina z toho je později emitována zpět do vesmíru jako infračervené záření s delší vlnovou délkou. Zachycení této energie pomocí pole nanoantenny by mohlo sloužit dvěma důležitým účelům. Energie by mohla být použita k napájení mnoha elektronických zařízení a mohla by být také odebrána ze zařízení, jako jsou počítačové servery a jiná zařízení, aby byla chladná a efektivně fungovala.
Jedním z omezení současných návrhů nanoantenny, které však může na nějakou dobu omezit výrobu systému nanoantenních polí, je povaha infračerveného světla, které osciluje při vysokých frekvencích. Proto je nutné do systému zabudovat usměrňovače, které převádějí infračervené signály střídavého proudu na střídavý proud. Srovnatelný usměrňovač pro práci s nanoantennou by musel být snížen faktorem 1 000 ze současných modelů, které existují na trhu od roku 2011, aby fungoval efektivně, a tato technologie ještě nebyla vyvinuta. Alternativním přístupem by bylo vytvoření samotné usměrňovací antény, která by byla kombinací nanoantenny a nano-usměrňovače a která by přirozeně regulovala infračervené frekvence.
Výhody vytváření komponent solárních článků o velikosti nanometrů oproti tradičním solárním článkům z křemíkových destiček mohou z nich učinit revoluční skok vpřed. Jejich účinnost při přeměně světla je mnohem vyšší než u standardních fotovoltaických solárních článků, které se od roku 2011 v maloobchodních verzích pohybují pouze kolem 15%. Nanoantenní solární článek lze nakonfigurovat tak, aby zachytával specifické vlnové délky infračerveného světla a mohl být umístěn na obě strany panel pro zachycení dvou různých vlnových délek z každé strany současně.
Možná jedním z nejdůležitějších pokroků oproti tradiční technologii solárních článků je to, že funkční komponenty nantenny jsou dostatečně malé, aby pole zařízení mohla být zabudována do pružných plastových fólií. Tato fólie by pak mohla být natažena přes širokou škálu nepravidelných povrchů nebo elektronických zařízení. Ve výzkumném zařízení v Idaho National Laboratory (INL) v USA již byly vytvořeny listy nanoantenny se čtverci o šířce asi 3 palce na 3 palce (7,6 x 7,6 centimetrů), z nichž každá obsahuje asi 260 000 000 nantenna a role mnoha jsou možné větší listy.