Наноантенна – это устройство, которое преобразует солнечную энергию в электрический ток. Устройство работает как выпрямляющая антенна, только в оптическом диапазоне длин волн. В 1972 г. была изложена идея использования наноантен в солнечной энергетике. Размеры устройства в пределах сотни микрон.
Устройство представляет собой мельчайшие квадратики или спиральки, помещенные в полиэтилен, который прошел специальную обработку. Наноантенны поглощают инфракрасные лучи, которые испускаются от всех предметов. Предшественники этих антенн работали в другой области электромагнитного спектра, а именно с микроволнами.
Эффективность наноантен к поглощению инфракрасных лучей достигает 92%.
Эта разработка позволяет вдвое увеличить эффективность солнечных батарей. Это связано с тем, что антенны собирают энергию не только солнечную, но и со всех предметов которые излучают тепло.
Наноантенны имеют три составные части: непосредственно антенна, оптический резонатор, основная плоскость, на которой все собрано. С помощью электронно—лучевой литографии изготовлена матрица антенны.
Существует два метода изготовления этих устройств:
— Литография. Суть метода состоит в следующем, на основную плоскость распыляется аморфный кремний, и потом устанавливается на кремниевую пластину. Слой кремния (осажденного) достигает четвертой части волны света. Антенной служит нанесенная тонкая пленка марганца. Поверхность ее работает в качестве фильтра заданной частоты, она частотно—избирательная, выполнена из золота. Далее наносится резистивный слой через шаблон. После травления золотого шара, резистивный слой убирается. Сам процесс проходит продолжительное время и достаточно дорогой.
— Рулонная технология. Более доступный метод при промышленном производстве наноантенн. Эта технология основана на использовании эталона. Изготовление наноантен по этой технологии представляет собой печать (механическую) на дешевой гибкой подложке при помощи эталонного образца. Эталон представляет собой круглую кремниевую пластину диаметром 8 дюймов, а на ней около 10 миллиардов антенн. При помощи рулонной технологии было произведено много квадратных карт размером 4 дюйма. Потом их объединили в гибкий лист наноантенн.
Одним из главных недостатков наноантенн есть то, что пока трудно преобразовывать полученный переменный ток в постоянный. Причина этого в том, что ток, который образуется, имеет частоту несколько триллионов в секунду, а размеры существующих выпрямителей, которые работают с такими частотами, в тысячу раз превышают требуемые габариты.
Но, несмотря на это, огромное преимущество наноантенн в том что они очень эффективны. Матрицы с антеннами очень легко разбираются, поэтому их легко настроить на поглощение волны нужной длины.
В будущем с решением проблемы преобразования переменного тока высокой частоты, даст возможность наноантеннам полностью заменить солнечные батареи.
