Antenas de luz mais próximas de capturar energia solar

Redação do Site Inovação Tecnológica - 07/03/2013

A ponta triangular da rectena torna difícil para os elétrons inverterem a direção, permitindo uma transferência máxima de eletricidade.
[Imagem: Justine Braisted/UConn]

Rectenas

As células solares transformam a luz do Sol em eletricidade por meio do efeito fotoelétrico, quando a energia dos fótons arranca elétrons de suas órbitas e os coloca em movimento.

Mas há alternativas.

Como a luz nada mais é do que radiação eletromagnética, apenas com um comprimento de onda diferente, por exemplo, das ondas de rádio, é possível capturá-la com antenas.

Melhor do que isso, cientistas demonstraram que as antenas de luz são na verdade "rectenas", já que funcionam também como retificadores - além de capturar a luz, elas transformam-na de corrente alternada em corrente contínua, um processo chamado retificação.

Rectena: nova célula solar captura luz por antenas

Os benefícios potenciais desse novo ramo da energia solar são enormes, já que as rectenas são capazes, teoricamente, de coletar mais de 70% da radiação eletromagnética do Sol e, simultaneamente, convertê-la em energia elétrica utilizável.

O grande problema é construir as rectenas, que são essencialmente nanoantenas.

Para operar no ritmo frenético da frequência da luz visível, seus eletrodos devem ficar separados por não mais do que 1 ou 2 nanômetros, uma precisão grande demais mesmo para as mais modernas tecnologias - os processadores de computador mais modernos são fabricados com detalhes de 10 a 20 vezes maiores.

Deposição seletiva de camadas atômicas

A solução parece ter sido encontrada agora pela equipe do físico Brian Willis, da Universidade de Connecticut, nos Estados Unidos.

Willis deixou de lado a tradicional litografia e desenvolveu uma outra técnica, chamada deposição seletiva de camadas atômicas.

Cada rectena possui um eletrodo com formato de triângulo, que precisa ficar muito próximo do outro eletrodo.

O tamanho da abertura é crítico porque ela cria uma junção túnel ultrarrápida entre os dois eletrodos da rectena, permitindo uma transferência máxima de elétrons.

A lacuna nanométrica fornece elétrons energizados apenas o tempo suficiente para que eles tunelem para o eletrodo oposto, antes de a corrente reverter e eles retornarem.

A ponta triangular da rectena torna difícil para os elétrons inverterem a direção, captando assim a energia e retificando-a para uma corrente unidirecional.

Willis demonstrou que sua técnica é capaz de revestir precisamente a ponta da rectena com camadas monoatômicas de cobre, até que elas fiquem a uma distância de até 1,5 nanômetro uma da outra - o processo é auto-limitante e pára quando a distância desejada é atingida.

Apoio para comercialização

Os pesquisadores já fundaram uma empresa e estão recebendo apoio da Fundação Nacional de Ciências dos Estados Unidos para tentar comercializar a tecnologia das antenas de luz para geração de energia solar.

O processo de deposição de camadas atômicas é interessante para uso industrial porque ele é escalável, simples e pode trabalhar com vários materiais.

Willis afirma que o processo químico também pode ser útil para aplicar revestimentos homogêneos e precisos em nanoestruturas, nanofios, nanotubos e transistores.