Gleichrichtende Lichtantenne

15. Oktober 2015, 07:51 Uhr
Direkte Umwandlung von Licht in elektrische Energie. Grafik: Thomas Bougher, Georgia Tech
Direkte Umwandlung von Licht in elektrische Energie. Grafik: Thomas Bougher, Georgia Tech
Licht besteht auch nur aus elektromagnetischen Wellen. Das dachten sich Forscher des Georgia Institute of Technology. Und sie haben versucht, diese Wellen zu empfangen und direkt gleichzurichten. Ergebnis ist ihre Rectenna, die direkt Gleichstrom liefert. Dieses Prinzip könnte ein wichtiger Schritt in Richtung hocheffiziente Solarzellen sein.

Das Prinzip der Rectenna ist schon über 50 Jahre alt. Damals lag die verwertbare Grenze einer Wellenlänge bei etwa 10 µm (sehr langwelliges Infrarot). Jetzt aber gelang der Bau einer optischen Rectenna, die Wellenlängen im Bereich des sichtbaren Lichts verwerten kann.

Die einzelnen Elemente einer solchen Rectenna bestehen aus Kohlenstoff-Nanoröhren, die mit Schichten aus Aluminiumoxid, Kalzium und Aluminium bedeckt sind. Dabei operieren die Metall-Isolator-Metall-Übergänge der Nanoröhren direkt als Gleichrichter, die sich dazu eignen, die extrem hohen Frequenzen im Bereich einiger hundert Teraherz zu verarbeiten, da ihre Eigenkapazität nur wenige Attofarad beträgt.

Um einen messbaren und merkbaren Strom zu generieren, braucht es natürlich Milliarden dieser Nanoröhren. Bislang bleibt der Wirkungsgrad noch unter 1 %, doch die Forscher arbeiten an effizienteren Strukturen, indem z. B. der noch hohe Innenwiderstand reduziert wird etc. In den nächsten Jahren wollen sie soweit sein, dass man diese andersartigen Solarzellen kommerziell nutzen kann.
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