Ученые Национальной лаборатории штата Айдахо Департамента Энергетики США считают, что пластиковые листы, состоящие из миллиардов наноантенн, которые собирают тепловую энергию, выделяемую Солнцем и другими источниками, могут значительно повысить использование этого вида энергии. В дальнейшем они могут стать легкой "кожей", снабжающей энергией и гибридные автомобили, и портативные плееры, с гораздо большей эффективностью, чем у традиционных солнечных батарей.

 

Подход заключается не в собирании солнечного света, гибкий блок наноантенн улавливает солнечную энергию лучей середины инфракрасного диапазона, излучаемую Землей в качестве тепла после накопления энергии Солнца за светлое время суток. Явное преимущество заключается в том, что энергия может вырабатываться круглые сутки. Ученые говорят, что инфракрасная радиация является очень богатым источником энергии, поскольку она генерируется очень многими технологическими процессами.

 

Наноантенны представляют собой крошечные клетки или спирали, установленные в специально изготовленные формы из полиэтилена. Уже были разработаны антенны, собирающие энергию низкочастотных участков электромагнитного спектра, включая микроволны, но инфракрасные лучи оставались неуловимы. Отчасти это вызвано тем, что свойства материалов значительно изменяются на высоких частотах.

 

Исследователи говорят, что они изучили параметры огромного числа материалов, включая золото, марганец и медь, под инфракрасными лучами и использовали эти данные для построения компьютерной модели наноантенн. Они пришли к выводу, что при верном сочетании материалов, формы и размера можно собрать до 92% энергии в инфракрасном диапазоне. Если эти данные окажутся верными, то комбинация солнечных батарей и этих наноантенн позволит превысить в более чем 2 раза эффективность самых прогрессивных солнечных батарей, уровень которой составляет около 40-50%, а у массовых моделей она и вовсе не превышает 20%.

 

Командой ученых были построены прототипы. Они использовали обычные методы производства для гравировки кремниевых пластин со схемами наноантенн. Основанные на кремнии наноантенны соответствовали расчетам и поглощали более 80% энергии в рассматриваемом диапазоне. Затем использовались тонкие пластиковые листы, и они также подтвердили правильность теории, поглощая энергию на ожидаемом уровне. Инфракрасные лучи создают переменные токи в наноантеннах с частотой в триллионы герц. Для получения постоянного тока требуется выпрямитель, но имеющиеся образцы пока не способны работать на этих частотах. Необходимый нановыпрямитель должен быть примерно в 1000 раз меньше, чем коммерческие образцы, представленные на рынке в настоящее время.

 

Все это требует новых производственных методов, но как только они будут найдены, у наноантенн появится потенциал, чтобы стать более дешевой и эффективной альтернативой солнечным ячейкам.