Наноантенны в солнечных батареях

    Использование оптических антенн для получения фотоэлектричества так же является очень перспективным и активно развивающимся направлением современной науки. Основной принцип такого механизма заключается в преобразовании полупроводником принимаемого излучения в постоянный ток. Первые идеи в этом направлении появились еще в 1960-х годах в качестве разработок министерства обороны США. Суть проекта заключалась в создании вертолёта, ротор которого вращался бы за счет энергии, получаемого от микроволнового излучения. Для оптических антенн открываются качественно другие масштабы подобного использования. В примере питания вертолета приходилось специально генерировать необходимое излучение, которое впоследствии и преобразовывалось в ток. Оптические же антенны могут преобразовывать в энергию оптическое излучение – солнечное излучение. Таким образом, нам открываются перспективы неограниченного использования солнечной энергии. Особенный прорыв в этой отрасли произошел в последнее время с применением новейших материалов на основе нано трубок (которые, по сути, и являются этими антеннами).

     Традиционный подход в получении фототока предполагает генерацию заряженных частиц в полупроводнике. Для достижения максимального эффективности важно поглотить максимальное количество пришедшего излучения, при этом при минимальной толщине материала, что диктуется конечной стоимостью. Существует, как минимум три способа, при котором нано антенна может эффективно взаимодействовать с фотоактивной подложкой, находясь непосредственно вблизи неё. Все они представлены на рис. Наноантенны могут улавливать рассеивающие фотоны в дальней зоне и передавать их энергию в активную подложку. Во втором случае, улавливаются фотоны, рассеивающиеся непосредственно вблизи антенны. Они то и возбуждают электронно-дырочные пары в полупроводнике и способствуют генерации тока. И в последнем случае антенна позволяет напрямую эжектировать в полупроводник заряженные частицы.