Наноантенны, создаваемые при помощи атомно-слоевого осаждения, смогут обеспечить КПД-рывок всей солнечной энергетики, утверждают авторы данной технологии.

Брайан Уиллис (Brian Willis, на фото) из Коннектикутского университета (США) применил атомно-слоевое осаждение для массива выпрямляющих наноантенн, правильнее — ректенн, предназначенных для в далеком прошлом теоретически обсуждавшихся «солнечных батарей высокой эффективности».

Смотрите кроме этого: Солнечная панель в дисплее разрешит продолжить автономность смартфонов на 20%

Французский стартап SunPartner Group собирается увеличить длительность независимой работы смартфонов на 20% применяя солнечную панель Wysips.Эта солнечная панель имеет форму узкой прозрачной полосы. Ее предлагается размещать конкретно в дисплее – над либо под сенсорной панелью. Толщина таковой батареи образовывает 300 микрон.

Устройство способно пропускать изображение, генерируемое дисплеем (заявлена прозрачность на уровне 90%), и генерировать электричество.

Отметим, что КПД солнечных кремниевых батарей не может быть выше 33% кроме того теоретически. Наноантенны же, как полагают, способны иметь эффективность в 70–80%, причём при меньшей стоимости. Вот лишь много лет все эти преимущества были лишь на словах.

Пример массива наноантенн, созданных по новой разработке. (Тут и ниже иллюстрации Brian Willis, Sean Flynn / UConn Photo.)

Наноантенна — это коллектор электромагнитного излучения, предназначенный для поглощения энергии определённой длины волны, пропорциональной размеру наноантенны. Резонансная частота антенны (частота, на которой совокупность владеет самой высокой эффективностью) растёт с её физическими размерами в соответствии с теорией антенн СВЧ. Исходя из этого, дабы выпрямляющая антенна была действенна, она должна иметь элементы размером порядка сотен нанометров.

В этот самый момент начинаются сложности.

Нынешние экспериментальные наноантенны производятся по способу электронно-лучевой литографии, требующейся для туннельных диодов на базе переходов металл — диэлектрик — металл. Это медленный и дорогой процесс, при котором неосуществима параллельная обработка. В исследовательских целях он ещё годится, потому, что снабжает нужное очень правильное разрешение, крайне важное для эффективности наноантенн.

Но кроме того посредством для того чтобы дорогого способа добиться точности в 1-2 нм не удаётся, а без этого большой теоретической эффективности ректеннам не видно. А вот что делать в массовом производстве?

Брайан Уиллис внес предложение применять (сразу же по окончании нарезки электродов наноантенн электронно-лучевой пушкой) покрытие обоих электродов атомами меди как раз при помощи атомно-слоевого осаждения (АСО). Наряду с этим точность начальной операции электронно-лучевой литографии возможно всего 10-20 нм. Позже АСО доведёт расстояние между электродами до нужных 1,5 нм.

В ректенне зазор между электродами должен быть минимальным, но раньше добиться нанометровых зазоров при разумных затратах не получалось. Всё изменилось? Посмотрим.

При столь малом расстоянии появляется туннельный переход, разрешающий электронам проскочить между двумя электродами и быть использованными для генерации постоянного тока.

«До этого… было нереально изготавливать практичные и воспроизводимые массивы ректенн, талантливых применять солнечный свет от инфракрасного до видимого диапазона», — подчёркивает Дарин Циммерман (Darin Zimmerman), физик из Университета штата Пенсильвания (США).

«У нас уже имеется первая версия для того чтобы устройства, — говорит господин Уиллис. — на данный момент мы изучаем возможность модифицирования ректенн для лучшей частотной подстройки».

Итак, в случае если что-то подобное удастся, солнечную энергетику может ожидать резкий рывок: материалы, идущие на создание наноантенн, стоят всего $5–11 (последняя цифра — для золотых наноантенн) за квадратный метр, а при кремниевых фотоэлементов эта цифра приближается к $400, где не меньше $200 стоит кристаллический кремний.

Подготовлено по данным Коннектикутского университета.

Создатель: Александр Березин

Случайная статья:

• Большой адронный коллайдер своими глазами. часть 3
• Бюджетное планирование: горячий сентябрь

Солнечная энергетика — Евгений Кац

Похожие статьи:

• От солнечной энергии к водородному топливу

  Исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны (Швейцария) создали новый способ выделения водорода из воды посредством солнечной энергии. Он…

• Солнечные затмения с расстояния 36 тыс. км или почему мы об их космосе знаем больше чем о нашем

  Я выбирал заголовок для этого текста из двух вариантов, но позже решил объединить. Многие уже привыкли, что я пишу о Curiosity либо, в крайнем случае, о…

• Солнечная энергия: как считать?

  Прошлые статьи про солнечную энергетикуЧасть 1Часть 2Часть 2.5Часть 3Часть 4Часть 5Часть 6Солнечные батареи на плотуПрошло лето — самая активная пора для…