Новости химической науки > Наноантенны соберут солнечный свет

Исследователи из США заявляют, что наноразмерные антенные, способные к сбору солнечного света и его конверсии в электрический ток являются весьма перспективными системами для разработки альтернативных источников энергии.

Такие наноантенны могут работать в комбинации с обычными солнечными батареями, что должно увеличить степень конверсии световой энергии в электрическую.

Обычная антенна может улавливать радиоволны, в то время как оптическая наноантенна способна улавливать свет. Наоми Халас (Naomi Halas) из Университета Райса сделала еще один шаг в преобразовании концепции оптической наноантенны в полноценный фотосенсор. Исследователи из группы Халас скомбинировали детектирующие свет наноантенны с фотодиодами, преобразующими энергию света в электрический ток.

Изменение длины наноантенн позволяет настроить их на определенный интервал поглощаемых световых волн. (Рисунок из Science, 2011, 332, 702)

Исследователи выращивали системы наноантенн из золота длиной от 110 до 158 нанометров непосредственно на поверхности кремниевого полупроводника, после чего облучали полученное устройство инфракрасным светом. Халас поясняет, что длина наноантенн оказывает влияние на длину волны поглощающегося электромагнитного излучения – в поставленном эксперименте длина наноантенн была откалибрована для поглощения инфракрасного излучения.

По словам Халас, поглощение инфракрасного излучения приводит к образованию «горячих» электронов – электронов, обладающих высокой энергией, которые могут преодолеть барьер между золотом и кремнием, создавая электрический ток. Халас полагает, что созданное в ее группе устройство характеризуется уникальными способностями в поглощении и переработке энергии света.

Мартин Крайан (Martin Cryan), эксперт по нанофотонике из Университета Бристоля уверен, что работа Халлас представляет собой новое направление развития работ в разработке оптических антенн. Он добавляет, что конверсия энергии фотонов в электроэнергию важна как для обработки электроэнергии, так и для обработки информации, и, соответственно, работа исследователей из Университета Райса позволяет ожидать технологических прорывов в обеих областях.

Дэвид Эндрюс (David Andrews), эксперт по материалам для конверсии энергии из Университета Восточной Англии добавляет, что разработка Халас может оказаться полезной для разработки относительно дешевых детекторов, работающих в ближнем инфракрасном свете (1250-1650 нм). Однако, он высказывает обеспокоенность по поводу того, что новое устройство отличается крайне низкой эффективностью, составляющей не более 1%, что, очевидно, недостаточно для практического применения новой системы.

Халас соглашается, что для увеличения эффективности новой системы предстоит еще много работы, однако оптимистично предполагает, что степень конверсии энергии света в электроэнергию можно будет увеличить многими способами, не нарушая в целом разработанную концепцию взаимодействия наноантенн с полупроводниками.

Источник: Science, 2011, 332, 702 (DOI: 10.1126/science.1203056)

метки статьи: #нанотехнологии, #неорганическая химия, #новые материалы, #физическая химия