Qu'est-ce qu'un nanoantenna?

Une nanoantenna, ou nantenna, est une idée d'un type de cellule solaire qui, au lieu d'exploiter la lumière visible pour créer de l'électricité, utilise le rayonnement infrarouge qui est souvent considéré comme de la chaleur et existe au-delà de la gamme visible pour les humains. La lumière infrarouge est émise par la Terre elle-même et un large éventail de processus industriels comme une énergie des déchets, comme les centrales électriques au charbon. Une version de la nanoantenna prend la forme d'un carré doré microscopiquement petit ou d'une spirale de fil métallique d'environ 1/25 ^th

le diamètre d'un cheveux humains qui est intégré dans une feuille de plastique en polyéthylène flexible. Des métaux tels que le manganèse et le cuivre ont également été étudiés pour la nanoantenne et, dans la recherche en 2008, les appareils se sont révélés être aussi élevés que 92% pour convertir les fréquences de la lumière infrarouge qu'ils capturent en énergie électrique.

Le rayonnement solaire s'étend sur un large spectreau-delà de la gamme de lumière visible. On estime que 44% de la lumière émise par le soleil est visible avec 7% dans la plage ultraviolette et 49% dans la plage infrarouge. Lorsque la lumière visible a un impact sur la surface de la Terre ou de son atmosphère, elle perd une grande partie de son énergie dans le processus et la plupart de ceci est réalisée plus tard dans l'espace comme un rayonnement infrarouge à longueur d'onde. La capture de cette énergie à l'aide d'un réseau de nanoantennes pourrait servir deux fins importantes. L'énergie pourrait être utilisée pour alimenter de nombreux appareils électroniques, et il pourrait également être éloigné de l'équipement comme des serveurs d'ordinateurs et d'autres machines pour le garder au frais et fonctionner efficacement.

L'une des limites des conceptions actuelles de nanoantennes, cependant, qui peut limiter la production d'un système de réseau de nanoantennes pendant un certain temps, est la nature de la lumière infrarouge à osciller à des fréquences élevées. Cela rend nécessaire la mise en place de redresseurs dans le système qui convertirait les signaux infrarouges de courant alternatif (AC) en DCurrent irect (DC). Un redresseur comparable pour travailler avec une nanoantenna devrait être réduit par un facteur de 1000 à partir de modèles actuels qui existent sur le marché en 2011 pour fonctionner efficacement, et cette technologie n'a pas encore été développée. Une approche alternative consisterait à créer une antenne rectifiante elle-même, qui serait une combinaison d'une nanoantenne et d'un nano-rectificateur, et qui régulerait naturellement les fréquences infrarouges.

Les avantages de la création de composants de cellules solaires de taille nanoscopique sur les cellules solaires traditionnelles de la plaquette de silicium peuvent en faire un bond révolutionnaire en avant. Leur efficacité à la conversion de la lumière est beaucoup plus élevée que les cellules solaires photovoltaïques standard qui ne vont que jusqu'à environ 15% pour les versions de vente au détail en 2011. Une cellule solaire de nanoantenna a pu être configurée pour capturer simultanément des longueurs d'onde spécifiques de la lumière infrarouge et peut être placée sur les deux côtés d'un panneau pour capturer deux longueurs d'onde différentes de chaque côté.

peut-être un de thLes avancées les plus importantes par rapport à la technologie des cellules solaires traditionnelles, cependant, est que les composants fonctionnels d'une nantenna sont suffisamment petits pour que les réseaux de dispositifs puissent être intégrés dans des feuilles de plastique flexibles. Cette feuille pourrait ensuite être étirée sur une grande variété de surfaces irrégulières ou de dispositifs électroniques. Dans un établissement de recherche au Laboratoire national de l'Idaho (INL) aux États-Unis, des feuilles de nanoantenna avec des carrés d'environ 3 pouces par 3 pouces de large (7,6 par 7,6 centimètres) ont déjà été créées qui contiennent chacune environ 260 000 000 nantennes, et des rouleaux de feuilles beaucoup plus grosses sont possibles.