Anonim

اختراق المستقيم يحول الضوء إلى تيار DC

إلكترونيات

كولين جيفري

30 سبتمبر 2015

3 صور

استفاد مهندسو جورجيا تيك من التقنيات النانوية لإنشاء هوائي قادر على التقاط وتحويل الضوء إلى تيار مباشر (Credit: Georgia Institute of Technology)

تستخدم هوائيات التصحيح - "المستطيل " - كأجهزة التقاط الطاقة الطفيلية التي تمتص طاقة التردد اللاسلكي (RF) وتحويلها إلى طاقة كهربائية قابلة للاستخدام. لقد ثبت أن إنشاء مثل هذه الأجهزة لامتصاصها وتصحيحها في الأطوال الموجية الضوئية غير عملي في الماضي ، ولكن ظهور الأنابيب النانوية الكربونية والتقدم في تكنولوجيا التصنيع الميكروسكوبية أتاح للمهندسين في معهد جورجيا للتكنولوجيا إنشاء مستطيلات تلتقط وتحول الضوء لتوجيه التيار الكهربائي . يعتقد الباحثون أن إنشائها قد يساعد في النهاية على مضاعفة كفاءة حصاد الطاقة الشمسية.

تم استخدام المستطيلات لأول مرة منذ أكثر من أربعين عامًا ، حيث تم استخدام هذه اللقطات لالتقاط وتحويل الطاقة بأطوال موجية مختلفة تصل إلى عشرة ميكرونات (في نطاق الأشعة تحت الحمراء) ، وقد وجدت استخدامها في أشياء مثل إعادة استخدام طاقة الترددات اللاسلكية المحلية إلى طاقة قريبة الاتصالات الميدانية (NFC). ومع ذلك ، يحاول الباحثون إنشاء أجهزة تعمل بأطوال موجية مرئية دون نجاح يذكر.

وقال البروفسور باراتوندي كولا: "لقد كانت الفيزياء والمفاهيم العلمية موجودة". "لقد كان الآن هو الوقت المثالي لتجربة بعض الأشياء الجديدة وجعل الجهاز يعمل ، بفضل التقدم في تكنولوجيا التصنيع. "

مكنت هذه التطورات الباحثين من زراعة مجموعة من المليارات من الأنابيب النانوية الكربونية المحاذية عموديا على قمة طبقة السيليكون باستخدام ترسيب البخار الكيميائي. كل من هذه الأنابيب النانوية مزجج بها عازل من أكسيد الألمنيوم ، ويتم وضع الصفيف بأكمله مع طبقات رقيقة شفافة من الكالسيوم ثم الألومنيوم للعمل كأنود.

تعمل الأنابيب النانوية الكربونية متعددة الجدران على تسخير الطاقة الضوئية بالتأرجح استجابةً للإشعاع الضوئي الوارد. هذا يولد تهمة يتم تمريرها بعد ذلك من خلال مقومات مدمجة ، والتي تحول التيار المتردد إلى تيار مباشر. تعمل هذه المعدلات على التشغيل والإيقاف استجابة للتذبذبات بسرعات لا تصدق في نطاق petahertz (كوادريليون مرة في الثانية) وإلكترونات "push " عبر القطب العلوي لإنتاج كمية صغيرة من التيار المباشر.

على الرغم من أن هذه الأجهزة تعمل حاليًا بأقل من واحد بالمائة من الكفاءة ، يعمل مهندسو جورجيا للتقنية على تقنيات التحسين التي يعتقدون أنها يمكن أن تحسن أداءهم بشكل كبير وتؤدي إلى التطبيق العملي في مجال تكنولوجيا الطاقة الشمسية.

وقال كولا: "يمكننا في النهاية أن نجعل الخلايا الشمسية أكثر كفاءة مرتين وبكلفة أقل بعشر مرات ، وهذا بالنسبة لي فرصة لتغيير العالم بطريقة كبيرة للغاية". "وباعتبارها كاشفًا قويًا وعاليًا في درجات الحرارة ، فإن هذه المستطيلات يمكن أن تكون تقنية مدمرة تمامًا إذا تمكنا من الحصول على كفاءة بنسبة واحد بالمائة. إذا تمكنا من الوصول إلى كفاءات أعلى ، فيمكننا تطبيقها على تقنيات تحويل الطاقة والتقاط الطاقة الشمسية. "

يوضح الفريق البحث في مقطع الفيديو القصير أدناه.

نشرت نتائج هذا العمل مؤخرا في مجلة نيتشر نانوتكنولوجي .

المصدر: معهد جورجيا للتكنولوجيا

استفاد مهندسو جورجيا تيك من التقنيات النانوية لإنشاء هوائي قادر على التقاط وتحويل الضوء إلى تيار مباشر (Credit: Georgia Institute of Technology)

أستاذ مشارك باراتوندي كولا يراقب استخدام الليزر في بحثه حول مستطيلات الضوء المرئي (Credit: Georgia Institute of Technology)

قام الباحثون بزراعة مجموعة من المليارات من الأنابيب النانوية الكربونية المحاذاة عموديا فوق طبقة سليكونية باستخدام ترسيب البخار الكيميائي (Credit: Georgia Institute of Technology)

موصى به اختيار المحرر