Une nanoantenne, ou nantenne, est une idée pour un type de cellule solaire qui, au lieu d’exploiter la lumière visible pour créer de l’électricité, utilise un rayonnement infrarouge qui est souvent considéré comme de la chaleur et qui existe au-delà de la plage visible pour les humains. La lumière infrarouge est émise par la Terre elle-même et par un large éventail de processus industriels en tant que déchets d’énergie, tels que les centrales électriques au charbon. Une version de la nanoantenne prend la forme d’un carré d’or microscopiquement petit ou d’une spirale de fil métallique d’environ 1/25e du diamètre d’un cheveu humain qui est noyé dans une feuille de plastique polyéthylène flexible. Des métaux tels que le manganèse et le cuivre ont également été étudiés pour la nanoantenne et, dans des recherches menées jusqu’en 2008, les dispositifs se sont avérés efficaces jusqu’à 92 % pour convertir les fréquences de la lumière infrarouge qu’ils captent en énergie électrique.
Le rayonnement solaire couvre un large spectre au-delà de la gamme visible de la lumière. On estime que 44% de la lumière émise par le Soleil est visible avec 7% dans l’ultraviolet et 49% dans l’infrarouge. Lorsque la lumière visible frappe la surface de la Terre ou son atmosphère, elle perd une grande partie de son énergie au cours du processus et la majeure partie de celle-ci est ensuite renvoyée dans l’espace sous forme de rayonnement infrarouge à plus longue longueur d’onde. La capture de cette énergie à l’aide d’un réseau de nanoantennes pourrait servir deux objectifs importants. L’énergie pourrait être utilisée pour alimenter de nombreux appareils électroniques, et elle pourrait également être extraite d’équipements tels que des serveurs informatiques et d’autres machines pour les maintenir au frais et fonctionner efficacement.
L’une des limitations dans les conceptions actuelles de nanoantennes, cependant, qui peut limiter la production d’un système de réseau de nanoantennes pendant un certain temps à venir, est la nature de la lumière infrarouge à osciller à hautes fréquences. Cela rend nécessaire la construction de redresseurs dans le système qui convertiraient les signaux infrarouges en courant alternatif (AC) en courant continu (DC). Un redresseur comparable fonctionnant avec une nanoantenne devrait être réduit d’un facteur 1,000 2011 par rapport aux modèles actuels qui existent sur le marché en XNUMX pour fonctionner efficacement, et cette technologie n’a pas encore été développée. Une approche alternative serait de créer elle-même une antenne de redressement, qui serait une combinaison d’une nanoantenne et d’un nano-redresseur, et qui régulerait naturellement les fréquences infrarouges.
Les avantages de la création de composants de cellules solaires de taille nanoscopique par rapport aux cellules solaires à plaquettes de silicium traditionnelles peuvent en faire un bond en avant révolutionnaire. Leur efficacité de conversion de la lumière est bien supérieure à celle des cellules solaires photovoltaïques standard qui vont jusqu’à environ 15 % seulement pour les versions commerciales à partir de 2011. Une cellule solaire à nano-antenne pourrait être configurée pour capturer des longueurs d’onde spécifiques de la lumière infrarouge et pourrait être placée des deux côtés de un panneau pour capturer deux longueurs d’onde différentes de chaque côté simultanément.
Cependant, l’une des avancées les plus importantes par rapport à la technologie des cellules solaires traditionnelles est peut-être que les composants fonctionnels d’une antenne sont suffisamment petits pour que des réseaux de dispositifs puissent être intégrés dans des feuilles de plastique flexibles. Cette feuille pourrait ensuite être étirée sur une grande variété de surfaces irrégulières ou d’appareils électroniques. Dans un centre de recherche de l’Idaho National Laboratory (INL) aux États-Unis, des feuilles de nanoantenne avec des carrés d’environ 3 pouces sur 3 pouces de large (7.6 sur 7.6 centimètres) ont déjà été créées, chacune contenant environ 260,000,000 XNUMX XNUMX de antennes chacune, et des rouleaux de beaucoup des feuilles plus grandes sont possibles.