ナノアンテナとは？

ナノアンテナ、またはナントナは、可視光を利用して電気を生成する代わりに、多くの場合熱と考えられ、人間の可視範囲を超えて存在する赤外線を利用するタイプの太陽電池のアイデアです。 赤外線は、地球自体と、石炭火力発電所などからの廃棄物エネルギーとしての幅広い産業プロセスによって放出されます。 ナノアンテナの1つのバージョンは、柔軟なポリエチレンプラスチックシートに埋め込まれた人間の髪の直径の約1/25の金属線の顕微鏡的に小さな金の正方形またはスパイラルの形状を取ります。 マンガンや銅などの金属もナノアンテナ用に研究されており、2008年の研究では、デバイスが捕捉する赤外線の周波数を電気エネルギーに変換する効率が92％であることが示されています。

日射は、光の可視範囲を超える広いスペクトルにわたっています。 太陽から放射される光の44％が可視であり、紫外域で7％、赤外域で49％と推定されています。 可視光が地球またはその大気の表面に衝突すると、その過程でそのエネルギーの多くを失い、このほとんどは後でより長い波長の赤外線として宇宙に放出されます。 ナノアンテナアレイを使用してこのエネルギーをキャプチャすることは、2つの重要な目的に役立ちます。 このエネルギーは、多くの電子機器に電力を供給するために使用できます。また、コンピューターサーバーやその他の機械などの機器から引き離して、効率的に冷却して実行することもできます。

しかし、現在のナノアンテナ設計の限界の1つは、今後しばらくナノアンテナアレイシステムの生産を制限する可能性があるため、高周波で発振する赤外光の性質です。 そのため、交流（AC）赤外線信号を直流（DC）電力に変換する整流器をシステムに組み込む必要があります。 ナノアンテナで動作する同等の整流器は、効果的に機能するために2011年現在市場に存在する現在のモデルから1,000倍に縮小する必要があり、この技術はまだ開発されていません。 別のアプローチは、ナノアンテナとナノ整流器の組み合わせであり、赤外線周波数を自然に調整する整流アンテナ自体を作成することです。

従来のシリコンウェハー太陽電池に比べてナノサイズの太陽電池部品を作成することの利点は、それらを革新的な飛躍に導くかもしれません。 光を変換する効率は、2011年の小売バージョンで最大約15％の標準的な太陽電池よりもはるかに高いです。ナノアンテナ太陽電池は、特定の波長の赤外線を捕捉するように構成でき、両側から同時に2つの異なる波長をキャプチャするパネル。

おそらく、従来の太陽電池技術に対する最も重要な進歩の1つは、アンテナの機能コンポーネントが十分に小さく、デバイスの配列を柔軟なプラスチックシートに埋め込むことができることです。 このシーティングは、さまざまな不規則な表面または電子デバイス上に広げることができます。 米国のアイダホ国立研究所（INL）の研究施設では、それぞれが約260,000,000のナントナを含み、幅が約3インチx 3インチ（7.6 x 7.6センチ）の正方形のナノアンテナのシートがすでに作成されています。より大きなシートが可能です。