Kaj je nanoantena?

Nanoantena ali nantena je ideja za vrsto sončne celice, ki namesto da bi izkoriščala vidno svetlobo za ustvarjanje električne energije, uporablja infrardeče sevanje, ki se pogosto obravnava kot toplota in obstaja zunaj vidnega dosega za ljudi. Infrardečo svetlobo oddaja Zemlja sama in širok spekter industrijskih procesov kot odpadno energijo, na primer iz elektrarn na premog. Ena različica nanoantene ima obliko mikroskopsko majhnega zlatega kvadrata ali spirale iz kovinske žice približno 1/25 premera človeških las, ki je vdelana v fleksibilno polietilensko plastično ploščo. Kovine, kot sta mangan in baker, so preučevali tudi za nanoanteno, v raziskavah iz leta 2008 pa se je izkazalo, da so naprave kar 92 % učinkovite pri pretvarjanju frekvenc infrardeče svetlobe, ki jo zajamejo, v električno energijo.

Sončno sevanje obsega širok spekter, ki presega vidno območje svetlobe. Ocenjuje se, da je 44 % svetlobe, ki jo oddaja Sonce, vidnih, 7 % v ultravijoličnem in 49 % v infrardečem območju. Ko vidna svetloba zadene površino Zemlje ali njeno atmosfero, pri tem izgubi velik del svoje energije in večina te se kasneje odda nazaj v vesolje kot infrardeče sevanje z daljšo valovno dolžino. Zajem te energije z uporabo nanoantene bi lahko služil dvema pomembnima namenoma. Energijo bi lahko uporabili za napajanje številnih elektronskih naprav, prav tako pa bi jo lahko črpali iz opreme, kot so računalniški strežniki in drugi stroji, da bi bila hladna in učinkovita.

Ena od omejitev pri trenutnih zasnovah nanoanten, ki lahko za nekaj časa omejijo proizvodnjo sistema nanoanten, je narava infrardeče svetlobe, da niha pri visokih frekvencah. Zaradi tega je treba v sistem vgraditi usmernike, ki bi pretvarjali infrardeče signale izmeničnega toka (AC) v moč enosmernega toka (DC). Primerljiv usmernik za delo z nanoanteno bi bilo treba zmanjšati za faktor 1,000 glede na trenutne modele, ki obstajajo na trgu od leta 2011, da bi učinkovito deloval, in ta tehnologija še ni bila razvita. Alternativni pristop bi bil izdelava same usmerjevalne antene, ki bi bila kombinacija nanoantene in nano-usmernika in bi naravno uravnavala infrardeče frekvence.

Prednosti ustvarjanja komponent sončnih celic nanoskopske velikosti pred tradicionalnimi sončnimi celicami s silicijevimi rezinami bi jih lahko naredile za revolucionaren korak naprej. Njihova učinkovitost pri pretvarjanju svetlobe je veliko višja od standardnih fotonapetostnih sončnih celic, ki segajo do samo približno 15 % za maloprodajne različice od leta 2011. Sončno celico z nanoanteno bi bilo mogoče konfigurirati tako, da zajema določene valovne dolžine infrardeče svetlobe in jo je mogoče postaviti na obe strani plošča za zajemanje dveh različnih valovnih dolžin z vsake strani hkrati.

Morda pa je eden najpomembnejših napredkov v primerjavi s tradicionalno tehnologijo sončnih celic ta, da so funkcionalne komponente nantene dovolj majhne, ​​da bi lahko nize naprav vgradili v fleksibilno plastično folijo. To folijo bi lahko nato raztegnili na najrazličnejše nepravilne površine ali elektronske naprave. V raziskovalnem objektu v Nacionalnem laboratoriju Idaho (INL) v ZDA so bili že ustvarjeni listi nanoantene s kvadrati, široki približno 3 in 3 inče (7.6 x 7.6 centimetra), od katerih vsaka vsebuje približno 260,000,000 nanten in zvitkov veliko možni so tudi večji listi.