Die erste jemals optische Rectenna verwandelt Licht direkt in Gleichstrom

Diese Phantasie aussehende Platte ist die weltweit erste optische Rectenna, ein kleines Gerät, das Teil Antenne, Gleichrichterdiode Teil – und es ist in der Lage, Licht direkt in Gleichstrom umwandeln.

Forscher vom Georgia Institute of Technology entwickelt, verwendet das Gerät Kohlenstoff-Nanoröhren, die wirken wie kleine Antennen und Licht einzufangen. Das Licht erzeugt eine schwankende Ladung, die reist durch Miniatur-Gleichrichter eingebaut in die Wände der Röhren, die mit einer Geschwindigkeit von Petahertz ein- oder auszuschalten – das ist 10¹⁵ Hz, oder 1 Million mal schneller als ein GHz. Das Ergebnis ist eine sehr kleine Gleichstrom, erstellt direkt anstatt in einem mehrstufigen Prozess wie die meisten Solarzellen. PhysOrg erklärt, wie sie funktionieren:

Herstellung der Rectennas beginnt mit Wäldern von vertikal ausgerichteten Kohlenstoff-Nanoröhren auf einem leitfähigen Substrat wachsen. Mit Atomlage chemical Vapor Deposition, sind die Nanoröhren mit Aluminiumoxid Material um sie zu isolieren beschichtet. Schließlich dient der physischen Aufdampfen optisch transparenten dünne Schichten von Kalzium dann Aluminium Metalle auf den Nanotube-Wald zu hinterlegen...

In Betrieb schwingende Lichtwellen passieren die transparente Kalzium-Aluminium-Elektrode und interagieren mit der Nanoröhren. Metall-Isolator Übergänge an den Spitzen der Nanotube dienen als Gleichrichter ein- und Ausschalten in Femtosekunden Abständen, so dass Elektronen von der Antenne einen Weg in die obere Elektrode fließen erzeugt.

Durch den Bau von Milliarden von Röhren in ein Array, ist es nun möglich, eine bedeutende Strömung zu erstellen. Es gibt jedoch einen Haken: die Geräte der Forscher sind weniger als 1 Prozent Wirkungsgrad, d.h. sehr wenig Licht tatsächlich in Strom umgewandelt wird. Ihre Forschung ist in Nature Nanotechnologyveröffentlicht.

Das Team versucht nun, entwickeln Möglichkeiten zur Steigerung der Effizienz, vor allem durch die Reduzierung des elektrischen Widerstands innerhalb der Vorrichtungen, die ihrer Meinung nach "Größenordnungen" Wirkungsgrade von bis zu 40 Prozent bieten leicht eingespart werden könnte.

In diesem Stadium ist die offensichtliche Anwendung der Geräte bei der Ernte direkt Strom aus Sonnenlicht – und die Forscher sind sich einig. "Wir konnten letztlich Solarzellen, die doppelt so effizient zu einem Preis, der zehnmal niedriger, machen", sagt Baratunde Cola, an das Team um PhysOrg.