Una nanoantenna, o nantenna, è un’idea per un tipo di cella solare che, invece di sfruttare la luce visibile per creare elettricità, utilizza la radiazione infrarossa che è spesso pensata come calore ed esiste oltre il raggio visibile per l’uomo. La luce infrarossa viene emessa dalla Terra stessa e da un’ampia gamma di processi industriali come energia di scarto, ad esempio dalle centrali elettriche a carbone. Una versione della nanoantenna prende la forma di un microscopico quadrato d’oro o di una spirale di filo metallico di circa 1/25 del diametro di un capello umano che è incorporato in un foglio di plastica flessibile in polietilene. Metalli come manganese e rame sono stati studiati anche per la nanoantenna e, nella ricerca del 2008, i dispositivi hanno dimostrato di essere efficienti fino al 92% nel convertire le frequenze della luce infrarossa che catturano in energia elettrica.
La radiazione solare copre un ampio spettro oltre la gamma visibile della luce. Si stima che il 44% della luce emessa dal Sole sia visibile con il 7% nell’ultravioletto e il 49% nell’infrarosso. Quando la luce visibile colpisce la superficie della Terra o la sua atmosfera, perde gran parte della sua energia nel processo e la maggior parte di questa viene successivamente emessa nello spazio come radiazione infrarossa a lunghezza d’onda maggiore. Catturare questa energia utilizzando un array di nanoantenne potrebbe servire a due importanti scopi. L’energia potrebbe essere utilizzata per alimentare numerosi dispositivi elettronici e potrebbe anche essere prelevata da apparecchiature come server di computer e altri macchinari per mantenerla fresca e funzionare in modo efficiente.
Una delle limitazioni negli attuali progetti di nanoantenna, tuttavia, che potrebbe limitare la produzione di un sistema di array di nanoantenna per un po’ di tempo a venire, è la natura della luce infrarossa che oscilla alle alte frequenze. Ciò rende necessario costruire raddrizzatori nel sistema che convertirebbero i segnali infrarossi a corrente alternata (CA) in corrente continua (CC). Un raddrizzatore comparabile per funzionare con una nanoantenna dovrebbe essere ridimensionato di un fattore 1,000 rispetto ai modelli attuali che esistono sul mercato a partire dal 2011 per funzionare efficacemente, e questa tecnologia non è stata ancora sviluppata. Un approccio alternativo sarebbe quello di creare un’antenna raddrizzatrice stessa, che sarebbe una combinazione di una nanoantenna e di un nanoraddrizzatore e che regolerebbe naturalmente le frequenze a infrarossi.
I vantaggi della creazione di componenti di celle solari di dimensioni nanoscopiche rispetto alle tradizionali celle solari in wafer di silicio possono renderle un rivoluzionario passo avanti. La loro efficienza nel convertire la luce è molto più elevata rispetto alle celle solari fotovoltaiche standard che raggiungono solo il 15% circa per le versioni al dettaglio a partire dal 2011. Una cella solare con nanoantenna potrebbe essere configurata per catturare lunghezze d’onda specifiche della luce infrarossa e potrebbe essere posizionata su entrambi i lati un pannello per catturare contemporaneamente due diverse lunghezze d’onda da ciascun lato.
Forse uno dei progressi più importanti rispetto alla tecnologia delle celle solari tradizionali, tuttavia, è che i componenti funzionali di un’antenna sono abbastanza piccoli da consentire l’inserimento di array di dispositivi in fogli di plastica flessibile. Questo telo potrebbe quindi essere teso su un’ampia varietà di superfici irregolari o dispositivi elettronici. In una struttura di ricerca presso l’Idaho National Laboratory (INL) negli Stati Uniti, sono già stati creati fogli di nanoantenna con quadrati di circa 3 pollici per 3 pollici di larghezza (7.6 per 7.6 centimetri) che contengono ciascuno circa 260,000,000 di nantenna ciascuno e rotoli di molto sono possibili fogli più grandi.