_ بخش نانو آنتن های(رِکتنا Rectenna)

بررسی عملکرد نانو آنتن های سیستم رِکتنا Rectenna در طول موجهای 10 میکرومتر ، یعنی "فرکانس های حدود 90 تراهرتز"

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید)




نکته: از  آنجایی که نانو آنتن ها توانایی جذب زاویه ای وسیعی دارند، حتی درصورت تابش مایل خورشیدی به سطح صفحه خورشیدی میزان بازده آنها تاحد قابل توجهی حفظ می شود. این سیستم همچنین میتواند انرژی تابیده شده از طرف زمین یا همان تَشعشعات زمینی که ناشی از تابشه ای روزانه خورشید به سطح زمین هستند و در طول موجهای 10 میکرومتر ، یعنی فرکانس های حدود 90 تراهرتز رخ می دهند را جذب کند. 

به همین دلیل نانو آنتن های سیستم رِکتنا خورشیدی با جمع آوری این تَشعشعات درطی شب و یا در شرایط آب و هوایی بد نیز می توانند به تولید انرژی الکتریکی بپردازند .در حال حاضر ساختار های دیودی و آنتنی به کار رفته در رِکتنا خورشیدی با استفاده از روش طرح نگار الکترونی ساخته میشوند. هر چند این روش ساخت، برای تولید در مقیاسهای آزمایشگاهی و تحقیقاتی پُر هزینه و وقت گیر است، اما اگر این ساختار ها در حجم وسیع و با روش مناسب تولید گردند، موجب کاهش هزینه و سرعت در فرآیند ساخت می شوند.هنگامی که موج الکترو مغناطیسی خورشیدی به سطح نانو آنتن برخورد میکند یک جریان متغیر با زمان روی سطح نانو آنتن ایجاد شده و در نتیجه ولتاژی در محل شکاف تغذیه آن تولید می شود.


یک آنتن دیپل با پالریزاسیون خطی و طول 2/λ که پهنای باند نسبی 11 %دارد، قادر به جمع آوری حدود pW 75.2 خواهد بود.برای همین مشخصات در صورت استفاده از آنتن با پالریزاسیون دوبل،توان pW 5.5 حاصل خواهد گردید. با توجه به پایین بودن توان دریافتی هر آنتن مستقل،استفاده از آرایه های آنتی در این سلول مرسوم می باشد که قوانین و روشهای خاص خود را نیز دارد.آنتن وسیله ای است که میتواند موج الکترومغناطیسی موجود در فضا رادریافت کند .جهت دریافت موج الکترومغناطیسی خورشیدی توسط آنتن باید ابعاد آنتن در مرتبه ای از اندازه طول موج ورودی به سطح آن باشد، لذاجهت دریافت تابش های خورشیدی که طول موج های ناحیه فروسرخ،مرئی و فرابنفش را شامل میشوند به آنتنی با ابعاد نانومتر نیاز است .از آنجایی که استفاده از نانوآنتن های نوری برای جمع آوری انرژی خورشیدی ارائه دهنده یک را ه حل عملی با راندمان بالا نسبت به سایر فناوری های فتوولتاییک رایج مثل پنل های خورشیدی است، منجر به توسعه سریع در صنعت نانو و مواد نوری شده است.



هنگامی که موج الکترومغناطیسی خورشیدی به سطح نانوآنتن برخورد میکند یک جریان متغیر با زمان روی سطح نانوآنتن ایجاد شده و در نتیجه ولتاژی در محل شکاف تغذیه آن تولید می شود .از این رو با جایگذاری یکسوسازی یا Rectifying Antenna مناسب در محل شکاف تغذیه نانو آنتن، توان DC مطلوب تولید می گردد .در سیستم رکتنا خورشیدی میلیون ها عدد نانو آنتن به همراه یکسو ساز مناسب در کنار یکدیگر قرار میگیرند و هر یک به صورت جداگانه به تولید انرژی الکتریکی با استفاده از نور خورشید می پردازند.تبدیل انرژی نورانی خورشید که توسط آنتن جذب گردیده است، توسط یکسوساز مناسب صورت می گیرد. دیود های مناسب این رنج فرکانسی 12 MIM ها می باشند.

از آنجایی که نانو آنتن ها توانایی جذب زاویه ای وسیعی دارند، حتی در صورت تابش مایل خورشیدی به سطح صفحه خورشیدی میزان بازده آنها تاحد قابل توجهی حفظ می شود. این سیستم همچنین میتواند انرژیتابیده شده از طرف زمین یا همان تشعشعات زمینی که ناشی از تابشه ای روزانه خورشید به سطح زمین هستند و در طو ل مو جهای 10 میکرومتر،یعنی فرکانس های حدود 90 تراهرتز رخ می دهند را جذب کند، به همین دلیل نانوآنتن های سیستم رکتن خورشیدی با جمع آوری این تشعشعات درطی شب و یا در شرایط آب و هوایی بد نیز می توانند به تولید انرژی الکتریکی بپردازند.



نتیجه گیری : 

ترکیب آنتن های نوری در کنار سیستم یِکسوساز مناسب که به اختصار Rectenna نامیده می شود. و از آن در نانو ارتباطات و  انتقال توان در باند مایکروویو استفاده میگردد. و در تولید انرژی الکتریکی نانو نیز کاربرد دارد.

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید)

دکترایِ  تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک