Изобретена оптическая ректенна, способная напрямую конвертировать свет в электроэнергию - «Новости Электроники»

Ученые Технологического института Джорджии (Georgia Institute of Technology) разработали технологию, способную захватывать свет и конвертировать его в электрическую энергию. Созданная не ее основе ректенна (выпрямляющая антенна) состоит многослойных углеродных нанотрубок и диодов-выпрямителей. Когда солнечный, или свет из любого другого источника попадает на антенну из нанотрубок в ней возникает переменный ток, а расположенные на ней выпрямители переключаясь на сверхвысоких частотах, преобразуют переменный ток в постоянный.

Для этого исследователям пришлось создать массив из миллиардов углеродных нанотрубок, расположенных на кремниевой подложке, сформированной с помощью плазмохимических процессов. Каждая нанотрубка представляет собой изолятор из оксида алюминия. Анодом выступает оптически прозрачный слой кальция и алюминия, которым покрыт весь массив.

На данном этапе команде физиков во главе с доцентом Школы механической инженерии Баратунде Кола (Baratunde Cola) удалось создать ректенну с КПД всего 1 %. Но американские инженеры уверены в том, что их изобретение имеет высокий потенциал и со временем производительность устройства может быть значительно улучшена. В перспективе новая технология может в разы повысить эффективность солнечных батарей.

«Мы смогли наконец создать солнечные элементы, которые имеют вдвое большую эффективность при стоимости в десять раз меньше, и для меня это возможность изменить мир к лучшему, — рассказывает Кола. — Как надежные, высокотемпературные датчики, эти ректенны смогут стать прорывной технологией, а если мы сможем получать большую эффективность чем 1%, то возможно их применение в технологиях преобразования и использования солнечной энергии».

Статья по теме: Ученые создали искусственный лист, вырабатывающий водород для топливных элементов из солнечного света

Новые оптические ректенны могут положить начало для создания инновационных фотодатчиков, способных функционировать без охлаждения. Среди прочих возможных сфер применения, выпрямляющие антенны могут послужить основой для более эффективного преобразования солнечной энергии или тепла в электричество.

Результаты научного исследования, проведенного при поддержке Центра космических и военно-морских систем (SPAWAR), Агентства перспективных оборонных исследовательских проектов (DARPA) и Научно-исследовательского управления армии США (ARO) были опубликованы в журнале Nature Nanotechnology, а краткий обзор технологии - в пресс-релизе университета.

Справка. Впервые ректенны начали разрабатывать около пятидесяти лет назад. Эти устройства функционировали на длинах волн порядка десятков микрон и использовались для перехвата так называемых паразитных излучений, которые затем конвертировались в электроэнергию. До открытия физиков института Джорджии, создать ректенну для видимого спектра излучений не удавалось — она требовала антенну достаточно маленького размера, чтобы взаимодействовать с видимым светом, а также разработки миниатюрных выпрямителей, способных переключаться на петагерцевых скоростях (миллиард миллионов операций в секунду).

Читайте также: Ученые из США разработали ветроэнергетическую установку, способную использовать энергию штормовых ветров

Источник: defence.ru