Projetos Pyramon

Antena captura luz do Sol e gera eletricidade

Redação do Site Inovação Tecnológica -  05/02/2016

Esquema mostra os componentes da rectena, uma antena capaz de capturar a radiação solar e gerar eletricidade. [Imagem: Thomas Bougher/Georgia Tech]

Rectena

Pesquisadores demonstraram a primeira rectena óptica, um dispositivo que combina uma antena com um diodo retificador para converter luz diretamente em eletricidade.

Essencialmente, uma rectena é uma espécie de célula solar, mas operando em um princípio totalmente diferente: em vez de usar o efeito fotoelétrico, as rectenas captam a luz como as antenas captam qualquer onda. E já convertem essa radiação em corrente contínua - daí seu nome, uma junção de antena e retificador.

Feita de nanotubos de carbono multicamadas e minúsculos retificadores, as rectenas ópticas representam uma nova tecnologia para detectores de luz muito sensíveis, como os usados em observações astronômicas, mas dispensando a refrigeração necessária hoje, coletores de energia quereciclam o calor desperdiçado em eletricidade e, finalmente, uma nova maneira de captar a energia solar de forma eficiente.

Mudar o mundo de forma radical

Os nanotubos de carbono funcionam como antenas para capturar a luz do Sol ou outras fontes, incluindo fontes de luz infravermelha, ou calor. Conforme as ondas de luz atingem as antenas, elas criam uma carga oscilante que se move rumo ao retificador embutido.

Os retificadores ligam e desligam em velocidades na faixa dos petahertz, rápido o suficiente para cancelar os picos das ondas, criando uma corrente contínua.

"Em última instância, nós podemos construir células solares duas vezes mais eficientes a um custo que é dez vezes menor, e isto para mim é uma oportunidade de mudar o mundo de uma forma radical," disse Baratunde Cola, do Instituto de Tecnologia da Geórgia, nos EUA.

Protótipo da rectena que capta a luz solar na faixa visível. [Imagem: Thomas Bougher/Georgia Tech]

Momento perfeito

Apesar do impacto potencial e do aspecto futurista da tecnologia, as primeiras rectenasforam desenvolvidas nas décadas de 1960 e 1970, mas só funcionavam em comprimentos de onda muito curtos. Há mais de 40 anos os pesquisadores vêm tentando tornar esses dispositivos capazes de capturar a radiação visível.

Havia muitos desafios, como miniaturizar as antenas para capturar os pequenos comprimentos de onda ópticos, e fabricar um diodo retificador pequeno e capaz de operar rápido o suficiente para interagir com as oscilações das ondas com comprimentos na faixa dos nanômetros.

Os pesquisadores da área só não desistiram em todo esse tempo por causa da alta eficiência e do baixo custo que as rectenas prometem.

"Agora era o momento perfeito para experimentar algumas coisas novas e fazer um dispositivo funcional, graças aos avanços na tecnologia de fabricação," disse Cola.

Eficiência

Agora que as rectenas ópticas foram construídas, os pesquisadores poderão se dedicar a aumentar sua eficiência e testar conceitos emergentes, como o download de energia pelo celular.

A equipe acredita que pode aumentar a captura de energia por meio de técnicas de otimização, e acredita que uma rectena com potencial comercial pode estar disponível dentro de um ano.

"Sendo detectores robustos e de alta temperatura, estas rectenas podem ser uma tecnologia totalmente disruptiva se pudermos chegar a 1% de eficiência. Se pudermos chegar a eficiências ainda maiores, poderemos aplicá-las às tecnologias de conversão de energia e captação de energia solar," disse Cola.

Bibliografia:

A carbon nanotube optical rectenna
Asha Sharma, Virendra Singh, Thomas L. Bougher, Baratunde A. Cola
Nature Nanotechnology
Vol.: 10, 1027-1032
DOI: 10.1038/nnano.2015.220