Поиск публикаций  |  Научные конференции и семинары  |  Новости науки  |  Научная сеть
Новости науки - Комментарии ученых и экспертов, мнения, научные блоги
Реклама на проекте

Наноантенны для получения солнечной энергии

Пятница, 07 Декабрь, 13:12, www.sciencedebate2008.com
Ученый из США Брайан Уиллис (Brian Willis), работающий в Коннектикутском университете, сумел освоить технологию атомно-слоевого осаждения и создал массив выпрямляющих наноантенн, называемых еще в научном мире ректеннами. Ректенны необходимы для создания «солнечных батарей повышенной эффективности». Эта одна из краеугольных тем, давно обсуждаемых научным сообществом в теоретическом плане. Значение создания этой технологии трудно переоценить. Дело в том, что коэффициент полезного действия (КПД) солнечных кремниевых батарей принципиально не превышает 33 процентов, даже в плане теории, а наноантенны, мощный шаг к созданию которых сделал Уиллис, могут не только иметь эффективность, достигающую 70-80 процентов, но и стоить на порядок меньше. Правда, до сих пор эти преимущества выражались не столько делами, сколько словами. Что такое наноантенна? Метод производства наноантенн Оценка применения наноантенн с солнечной энергетике sozdatel-nanoantenn-brayan-uillis.jpg Что такое наноантенна? Что такое наноантенна? Ничто иное, как коллектор электромагнитного излучения, необходимый для того, чтобы поглощать энергию определенной длины волны. Один нюанс — длина волны должна быть пропорциональна размеру наноантенны. Важно то, что резонансная частота антенны, т.е. частота, придающая всей системе наибольшую эффективность, растет вместе с физическими размерами антенны, как это и утверждается в известной теории антенн СВЧ. Из этого следует, что выпрямляющая антенна будет эффективна тогда, когда размеры ее элементов будут составлять порядка сотни нанометров. Вот тут то и начинаются проблемы. Метод производства наноантенн Современные наноантенны являются экспериментальными. Они производятся методом электронно-лучевой литографии, которая требуется для производства туннельных диодов. Основа для этого — переход: металл — диэлектрик — металл. Сам по себе этот процесс медленный, дорогой, параллельная обработка при его использовании невозможна, хотя в исследовательских целях он вполне годиться. Важнейшим плюсом при этом явлется то, что он способен чрезвычайно точное разрешение, критичное для работы и эффективности наноантенн. Но и такой дорогой метод не позволяет добиться необходимой точности в 1-2 нм. Это означает, что максимальной эффективности, требуемой теорией, ректеннам не видать. А что делать, когда речь идет о массовом производстве? Как только завершается нарезка электродов наноантенн при помощи электронно-лучевой пушкой, Брайан Уиллис придумал использовать покрытие обоих электродов атомами меди, используя при этом атомно-слоевое осаждения (аббр.- АСО). В этом случае точность первоначальной операции, выполняемой электронно-лучевой литографией, может находится в диапазоне 10-20 нм. Потом АСО даст возможность довести расстояние между электродами до так нужных и необходимых 1,5 нм. metod-proizvodstva-nanoantenn.jpg Малое расстояние создает туннельный переход, дающий электронам «зеленый свет», благодаря которому им удается проскочить между двумя электродами и в дальнейшем использоваться для генерации постоянного тока. Оценка применения наноантенн с солнечной энергетике Физик из штата Пенсельвания (США), Дарин Циммерман (Darin Zimmerman), давая свою оценку этому явлению, подчеркнул, что: «До сих пор изготавливать практичные и воспроизводимые массивы ректенн было невозможно. Прототипы ректенн были не способны использовать солнечный свет в диапазоне от инфракрасного до видимого» «Зато у нас имеется первый вариант подобного устройства, — заявил Уиллис. — В настоящий момент мы изучаем вариант модификации ректенн с целью наилучшей частотной подстройки». Таким образом, можно констатировать: если задумка ученых будет реализована, то солнечную энергию ждет мощный прорыв: материалы, применяемые для создания наноантенн, стоят от $5 до 11 за квадратный метр. При этом последняя цифра касается золотых наноантенн. Напомним, что в случае кремниевых фотоэлементов стоимость приближается к $400. из них $200 «уходят» на кристаллический кремний. TpZBs88A5U8
Читать полную новость с источника 

Комментарии (0)