Les antennes rectificatrices ou « rectennas » sont utilisées comme des dispositifs de capture d’énergie parasite qui absorbent l’énergie des fréquences radio (RF) et la convertie en énergie électrique utilisable. Construire de tels dispositifs pour absorber et rectifier les longueurs d’onde optiques s’est avérée peu pratique dans le passé, mais l’avènement des nanotubes de carbone et les progrès dans la technologie de fabrication microscopique ont permis aux ingénieurs de l’Institut de technologie de Géorgie de créer des rectennas qui capturent et convertissent la lumière directement en un courant électrique . Les chercheurs croient que leur création pourrait éventuellement aider à doubler l’efficacité de la récupération de l’énergie solaire.
Créées tout d’abord il y a plus de 40 ans, les rectennas ont été utilisées pour capturer et convertir l’énergie sous différentes longueurs d’onde aussi courtes que dix microns (dans l’infrarouge), et ont trouvé une utilisation dans des éléments tels que la réutilisation de l’énergie RF localisée pour alimenter les communications à champ rapproché (NFC). Cependant, les chercheurs ont essayé de créer des dispositifs qui fonctionnent à des longueurs d’onde visibles avec peu de succès.
Ces progrès ont permis aux chercheurs de cultiver une matrice de milliards de nanotubes de carbone alignés verticalement au-dessus d’un substrat de silicium en utilisant le dépôt chimique en phase vapeur. Chacun de ces nanotubes est vitrée avec un isolant d’oxyde d’aluminium, et l’ensemble du réseau est recouvert par de couches minces optiquement transparentes de calcium puis d’aluminium pour agir comme une anode.
Les nanotubes de carbone à multi-parois exploitent l’énergie lumineuse en oscillant en réponse au rayonnement optique entrant. Cela génère une charge qui est ensuite passée à travers des redresseurs intégrés, qui convertissent le courant alternatif en courant continu. Ces redresseurs s’allument et s’éteignent en réponse aux oscillations à une vitesse incroyable dans le petahertz (un quadrillion de fois par seconde) et « poussent » des électrons vers l’électrode supérieure pour créer une petite quantité de courant continu.
Malgré le fait que ces appareils fonctionnent actuellement avec moins de 1% d’efficacité, les ingénieurs de la Georgia Tech travaillent sur des techniques d’optimisation qui pourraient grandement améliorer leur performance et conduire à l’application pratique de la technologie solaire.
« Nous pourrions finalement rendre les cellules solaires deux fois plus efficaces pour un coût dix fois plus faible, ce qui est une occasion de changer le monde d’une manière très grande », a déclaré Baratunde Cola. « Comme un détecteur à haute température robuste, ces rectennas pourraient être une technologie complètement perturbatrice si nous pouvons arriver à 1 % d’efficacité. Si nous pouvons arriver à des rendements plus élevés, nous pourrions l’appliquer à des technologies de conversion énergétique et le captage de l’énergie solaire. »
