Τι είναι το νανοαντένιο;
Ένα νανοαντέννα, ή η Νάντεννα, είναι μια ιδέα για έναν τύπο ηλιακού κυττάρου που, αντί να αξιοποιήσει ορατό φως για τη δημιουργία ηλεκτρικής ενέργειας, χρησιμοποιεί υπέρυθρη ακτινοβολία που συχνά θεωρείται θερμότητα και υπάρχει πέρα από το ορατό εύρος για τους ανθρώπους.Το υπέρυθρο φως εκπέμπεται από την ίδια τη γη και από ένα ευρύ φάσμα βιομηχανικών διεργασιών ως απόβλητα ενέργειας, όπως από μονάδες ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα.Μία έκδοση του νανοαντέννα παίρνει το σχήμα ενός μικροσκοπικά μικρού χρυσού τετράγωνου ή σπείρα μεταλλικού καλωδίου περίπου 1/25 th Η διάμετρος μιας ανθρώπινης τρίχας που είναι ενσωματωμένη σε ένα εύκαμπτο πλαστικό φύλλο πολυαιθυλενίου.Τα μέταλλα όπως το μαγγάνιο και ο χαλκός έχουν επίσης μελετηθεί για το Nanoantenna και, στην έρευνα από το 2008, οι συσκευές έχουν αποδειχθεί ότι είναι τόσο υψηλές όσο 92% αποτελεσματικές στη μετατροπή των συχνότητας του υπέρυθρου φωτός που συλλαμβάνουν σε ηλεκτρική ενέργεια.
Η ηλιακή ακτινοβολία καλύπτει ένα ευρύ φάσμα πέρα από το ορατό εύρος φωτός.Εκτιμάται ότι το 44% του φωτός που εκπέμπεται από τον ήλιο είναι ορατό με 7% στην υπεριώδη περιοχή και 49% στην υπέρυθρη περιοχή.Όταν το ορατό φως επηρεάζει την επιφάνεια της γης ή της ατμόσφαιρας της, χάνει μεγάλο μέρος της ενέργειας της στη διαδικασία και τα περισσότερα από αυτά αργότερα εκπέμπονται πίσω στο διάστημα, καθώς η υπέρυθρη ακτινοβολία μήκους κύματος.Η καταγραφή αυτής της ενέργειας χρησιμοποιώντας μια συστοιχία Nanoantenna θα μπορούσε να εξυπηρετήσει δύο σημαντικούς σκοπούς.Η ενέργεια θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία πολυάριθμων ηλεκτρονικών συσκευών και θα μπορούσε επίσης να απομακρυνθεί από εξοπλισμό όπως διακομιστές υπολογιστών και άλλα μηχανήματα για να διατηρηθεί δροσερό και να λειτουργεί αποτελεσματικά. Ένας από τους περιορισμούς στα τρέχοντα σχέδια νανοαντένης, ωστόσο, που μπορεί να περιορίσειΗ παραγωγή ενός συστήματος συστοιχίας νανοαντένιου για κάποιο χρονικό διάστημα είναι η φύση του υπέρυθρου φωτός για να ταλαντεύεται σε υψηλές συχνότητες.Αυτό καθιστά απαραίτητο να δημιουργηθούν ανορθωτές στο σύστημα που θα μετατρέπουν τα υπέρυθρο σημάτων εναλλασσόμενου ρεύματος (AC) σε άμεση ισχύ ρεύματος (DC).Ένας συγκρίσιμος ανορθωτής για να εργαστεί με ένα Nanoantenna θα πρέπει να μειωθεί κατά ένα συντελεστή 1.000 από τα τρέχοντα μοντέλα που υπάρχουν στην αγορά από το 2011 για να λειτουργούν αποτελεσματικά και αυτή η τεχνολογία δεν έχει ακόμη αναπτυχθεί.Μια εναλλακτική προσέγγιση θα ήταν η δημιουργία μιας ίδιας της κεραίας, η οποία θα ήταν ένας συνδυασμός ενός νανοαντένινου και νανο-επιθεωρητή και ο οποίος φυσικά θα ρυθμίζει τις υπέρυθρες συχνότητες. "Τα κύτταρα μπορεί να τα κάνουν ένα επαναστατικό άλμα προς τα εμπρός.Η αποτελεσματικότητά τους στη μετατροπή του φωτός είναι πολύ υψηλότερη από τα τυπικά φωτοβολταϊκά ηλιακά κύτταρα που κυμαίνονται μέχρι περίπου 15% για τις εκδόσεις λιανικής πώλησης από το 2011. Ένα ηλιακό κύτταρο νανογενών θα μπορούσε να διαμορφωθεί για να συλλάβει συγκεκριμένα μήκη κύματος του υπέρυθρου φωτός και θα μπορούσε να τοποθετηθεί και στις δύο πλευρές τουένα πάνελ για να συλλάβει δύο διαφορετικά μήκη κύματος από κάθε πλευρά ταυτόχρονα. Ίσως μια από τις σημαντικότερες προόδους έναντι της παραδοσιακής τεχνολογίας ηλιακών κυττάρων, ωστόσο, είναι ότι τα λειτουργικά συστατικά ενός nantenna είναι αρκετά μικρές ώστε οι συστοιχίες των συσκευών να μπορούν να ενσωματωθούν σε εύκαμπτα πλαστικά φύλλα.Αυτό το φύλλο θα μπορούσε στη συνέχεια να τεντωθεί σε μια μεγάλη ποικιλία ακανόνιστων επιφανειών ή ηλεκτρονικών συσκευών.Σε μια ερευνητική εγκατάσταση στο Εθνικό Εργαστήριο του Idaho (INL) στις ΗΠΑ, έχουν ήδη δημιουργηθεί φύλλα Nanoantenna με τετράγωνα περίπου 3 ίντσες (7,6 με 7,6 εκατοστά) που περιέχουν περίπου 260.000.000 nantenna το καθένα και κυλίνδρους πολύείναι δυνατά μεγαλύτερα φύλλα.