Hva er en Nanoantenna?
En nanoantenna, eller nantenna, er en ide for en type solcelle som i stedet for å utnytte synlig lys for å lage elektrisitet, bruker infrarød stråling som ofte er tenkt som varme og eksisterer utenfor det synlige området for mennesker. Infrarødt lys sendes ut av jorden selv og et bredt utvalg av industrielle prosesser som avfallsenergi, for eksempel fra kullkraftverk. Én versjon av nanoantenna har formen av et mikroskopisk lite gull firkant eller spiral av metalltråd omtrent 1/25 th diameter av et menneskehår som er innebygd i et fleksibelt polyetylenplast. Metaller som mangan og kobber er også studert for nanoantenna, og i forskning fra og med 2008 har apparatene vist seg å være så høye som 92% effektive til å konvertere frekvensene av infrarødt lys som de fanger opp til elektrisk energi.
Solstråling spenner over et bredt spekter utover det synlige lysområdet. Det anslås at 44% av lyset som sendes ut av solen er synlig med 7% i det ultrafiolette området og 49% i det infrarøde området. Når synlig lys påvirker jordoverflaten eller atmosfæren, mister det mye av sin energi i prosessen, og mesteparten av dette blir senere sendt ut i verdensrommet som lengre bølgelengde infrarød stråling. Å fange denne energien ved hjelp av en nanoantenna-gruppe kan tjene to viktige formål. Energien kan brukes til å drive mange elektroniske enheter, og den kan også trekkes bort fra utstyr som dataserver og annet maskineri for å holde det kjølig og kjører effektivt.
En av begrensningene i dagens nanoantenna-design, men som kan begrense produksjonen av et nanoantenna-array-system i noen tid fremover, er arten av infrarødt lys som kan svinge ved høye frekvenser. Dette gjør det nødvendig å bygge likerettere inn i systemet som vil konvertere vekselstrøm (AC) infrarøde signaler til likestrøm (DC). En sammenlignbar likeretter for å jobbe med en nanoantenna må nedskaleres med en faktor 1000 fra nåværende modeller som eksisterer på markedet fra 2011 for å fungere effektivt, og denne teknologien er ennå ikke utviklet. En alternativ tilnærming ville være å lage en ensrettende antenne, som vil være en kombinasjon av en nanoantenna og en nano-likeretter, og som naturlig ville regulere infrarøde frekvenser.
Fordelene med å lage solcellekomponenter i nanoskopisk størrelse i forhold til tradisjonelle silisiumskiver solceller kan gjøre dem til et revolusjonerende sprang fremover. Effektiviteten deres ved å konvertere lys er mye høyere enn standard solcelleceller som varierer opp til bare rundt 15% for detaljversjoner fra 2011. En nanoantenna solcelle kan konfigureres for å fange spesifikke bølgelengder av infrarødt lys og kan plasseres på begge sider av et panel for å fange to forskjellige bølgelengder fra hver side samtidig.
Kanskje et av de viktigste fremskrittene i forhold til tradisjonell solcelleteknologi, er imidlertid at de funksjonelle komponentene i en nantenna er små nok til at matriser av enhetene kan være innebygd i fleksibel plastfolie. Denne platen kunne deretter strekkes over en lang rekke uregelmessige overflater eller elektroniske apparater. I et forskningsanlegg ved Idaho National Laboratory (INL) i USA er det allerede laget lag med nanoantenna med kvadrater omtrent 3 inches x 3 inches bred (7,6 x 7,6 centimeter) som hver inneholder omtrent 260 000 000 nantenna hver, og ruller med mye større ark er mulig.