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
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.
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?
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.
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.
Нет, так почему исследования все проводятся а сами достижения ни как не внедряются в жизнь? Имеются ли здесь такие кто мне может ответить на этот вопрос?
Только массовое серийное производство сможет снизить отпускные цены на подобные энергонакопители
гетероэлектрик в Дубне еще в 2006 году разработали.. но кому-то не выгодно, чтоб в России началось производство высокоэффективных вещей.
смотри кому это выгодно.. и все станет понятно.. одни вкладывают деньги в развитие, другие в торможение.