јнтенна-выпр€митель преобразует свет в посто€нный ток

јнтенна-выпр€митель преобразует свет в посто€нный ток

ќснованные на многостенных углеродных нанотрубках и изготовленных из них крошечных выпр€мител€х, оптические антенны-выпр€мители могут открыть новую технологию дл€ фотодетекторов, которые работают без необходимости охлаждени€, коллекторов избыточной тепловой энергии, которые преобразуют отход€щее тепло в электричество, и в конечном счете, новый способ эффективно собирать солнечную энергию.

¬ новых устройствах, разработанных инженерами “ехнологического института ƒжорджии, углеродные нанотрубки выступают в качестве антенн, собирающих свет от солнца или других источников.  ак только волны света достигают антенн, они создают колебательный зар€д, который движетс€ через выпр€мительные устройства, присоединенные к ним. ¬ыпр€мители включаютс€ и выключаютс€ с рекордно высокой частотой, измер€емой в петагерцах, создава€ небольшой посто€нный ток.

јнтенна-выпр€митель преобразует свет в посто€нный ток

ћиллиарды антенн-выпр€мителей в массиве могут производить значительный ток, хот€ эффективность устройства, продемонстрированного на сегодн€шний день, остаетс€ ниже одного процента. »сследователи надеютс€ повысить эту мощность методом оптимизации, и считают, что антенна-выпр€митель с коммерческим потенциалом может быть доступна в течение года.

Ђћы могли бы в конечном итоге сделать солнечные батареи, которые в два раза эффективнее и по цене, котора€ в дес€ть раз ниже, и дл€ мен€ это возможность очень сильно изменить мирї, сказал Ѕаратунд  ола (Baratunde Cola), доцент школы машиностроени€ “ехнологического института ƒжорджии. Ђ¬ качестве надежного детектора высокой температуры, эти антенны могут стать полностью революционной технологией, если мы сможем добратьс€ до эффективности в один процент. ≈сли мы сможем получить более высокую эффективность, то сможем применить их в технологии преобразовани€ энергии и сбору солнечной энергииї.

јнтенна-выпр€митель преобразует свет в посто€нный ток

»сследование, поддерживаемое агентством перспективного планировани€ научно-исследовательских работ министерства обороны —Ўј (DARPA), ¬ћ— —Ўј (SPAWAR) военной научно-исследовательской лабораторией, было опубликован 28 сент€бр€ в журнале Nature Nanotechnology.

–азработанна€ в период между 1960-ми и 1970-ми годами, антенна-выпр€митель работала с волнами, длиной не короче, чем дес€ть микрон, но более чем 40 лет исследователи пытались сделать устройство, работающее на оптических волнах. Ѕыло много проблем: создание антенны достаточно малых дл€ улавливани€ оптических волн размеров, изготовление соответствующего выпр€мл€ющего диода сверх малого размера и неспособного работать достаточно быстро, чтобы уловить колебани€ электромагнитных волн. Ќо потенциал высокой эффективности и низкой стоимости заставл€л ученых продолжать изучать эту технологию.

»спользу€ металлические многослойные углеродные нанотрубки и методы изготовлени€ на наноуровне,  ола и соавторы работы јша Ўарма (Asha Sharma), ¬ирендра —ингх (Virendra Singh) и “омас Ѕоугер (Thomas Bougher) сконструировали устройство, которое используют волновую природу света, а не его свойства частицы. ќни также провели серию тестов и использовали более тыс€чи устройств, чтобы получить ток и напр€жение дл€ подтверждени€ существовани€ функций антенны-выпр€мител€, которые ранее были прогнозируемыми лишь теоретически. ”стройство работает в диапазоне температур от 5 до 77 градусов по ÷ельсию.

»зготовление антенн начинаетс€ с выращивани€ леса вертикально-ориентированных углеродных нанотрубок на провод€щей подложке. »спользу€ газофазное химическое осаждение на атомарном слое, нанотрубки покрываютс€ материалом из оксида алюмини€, чтобы изолировать их. Ќаконец, используетс€ физическое осаждение паров дл€ нанесени€ оптически прозрачных тонких слоев кальци€, а затем алюминий помещают на вершину леса нанотрубок. –азница работы функций между нанотрубками и кальцием обеспечивает потенциал около двух электрон-вольт, достаточно, чтобы вывести электроны из нанотрубок, когда они возбуждаютс€ светом.

 ола рассматривает антенны-выпр€мители как простое доказательство работы теории. ” него уже есть идеи, как улучшить эффективность путем замены материалов, открыва€ углеродные нанотрубки, дл€ создани€ множества каналов проводимости и уменьшени€ сопротивлени€ в структурах.

Ђћы считаем, что сможем уменьшить сопротивление на пор€док, просто улучшить метод получени€ структуры устройстваї, сказал он. Ђќсновыва€сь на том, что сделали другие и то, что теори€ показывает нам, € считаю, что эти устройства смогут достичь более чем 40 процентов эффективностиї.

  • ƒата публикации: 29.10.2015
  • 1466
ќќќ Ђƒ≈Ћќ¬џ≈ —»—“≈ћџ —¬я«»ї
ќтраслевой информационно-аналитический портал, посв€щЄнный энергетике Ѕеларуси. јктуальные новости и событи€. ѕодробна€ информаци€ о компани€х, товары и услуги.
220013
–еспублика Ѕеларусь
ћинск
ул. ул. Ѕ. ’мельницкого, 7, офис 310
+375 (17) 336 15 55 , +375 (25) 694 54 56 , +375 (29) 302 40 02 , +375 (33) 387 08 05
+375 (17) 336 15 56
info@energobelarus.by
ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

191611654
5
5
1
150
150