文摘
审查,即使不是很详尽,对当前技术能够获取能量从地球的热红外发射报道。特别是,我们讨论微波系统的作用将热能转换,由太阳离地球而后释放,提供电力。操作原则、效率的限制,系统设计考虑,和可能的技术实现进行了说明。太赫兹和红外天线的特有的特性,如物理特性和天线参数。此外,一些设计指导方针,孤立的天线,整流二极管,整流二极管是利用天线耦合。
1。介绍
在过去20年,全球能源需求一直强烈增加,因此碳氢化合物的有害影响权力如全球变暖、空气污染、酸沉淀、臭氧损耗、和森林破坏越来越明显。为了限制这些缺点,合适的行动旨在减少对化石燃料的依赖,需要和寻找清洁和可再生的替代能源最紧迫的挑战之一是人类文明的可持续发展(1,2]。
太阳是最强大的能源提供源源不断的能量温暖我们,通过光合作用,导致作物生长加热陆地和海洋不同,所以导致风,因此波浪和,当然,雨导致水力发电。因此,几种方法和技术来直接或间接地从太阳获取能量已经成功地提出和实施。特别是,除了今天人类社会能源驱动,如石油、煤、核电站、可再生能源,如风能、太阳能、水电、地热、氢、积极和生物量/生物燃料,用于给一个强大的贡献发电不增加环境污染(3]。
光伏转换太阳能转化电能的直接转换,没有任何干预的热机。光伏设备是崎岖和简单的设计,需要很少的维护和建设作为独立的系统提供了输出从毫瓦兆瓦。这样一个庞大的属性,每年全球光伏需求增加和工业每年估计高达180亿瓦可以船到2020年。结果,以满足要求的增加太阳能转换技术,显著改善光伏效率和成本方面的要求/复杂性减少[4]。
太阳能电池将太阳光直接转化为电能。他们是由半导体材料制成,可以吸收光子的阳光,把电子从原子流发电的。光伏模块的能源生产方面有两个主要步骤。第一种是半导体材料如硅和第二个是电能转化为直流电通过太阳能电池的数组。第一代太阳能电池,用于今天90%的细胞,使用一个pn结从阳光中提取能量的光子,从硅半导体制造。他们有30%的效率,但导致价格过高与化石燃料竞争(5]。第二代太阳能电池,薄膜太阳能电池,是由非晶硅或nonsilicon材料和表现出低生产成本而导致效率很低利率(5,6]。第三代太阳能电池是由太阳能油墨,各种新材料包括太阳能染料和导电塑料。一些新的太阳能电池使用塑料透镜或反射镜将太阳光聚集一块非常小的高效光伏材料(5,7]。然而,光伏材料更贵,因为镜片必须指向太阳,集中收集器的使用仅限于阳光最强烈的地区。
在半导体太阳能电池量子装置,只有阳光的某些能量将工作有效地产生电力。所以,PV的效率从根本上受制于这一事实只有光子能量等于带隙可以有效地收获。结果,效率上限~ 30%,和复杂的多接点设计,理论效率高原大约55%没有入射辐射的过度集中。此外,更复杂的太阳能电池能够从更广泛的获取能量较高的电磁频谱效率提出了,但他们为广泛使用太贵了。然而,PV-based技术的另一个缺点是强烈依赖于日光,进而让他们敏感的天气条件下(8]。
聚变反应所产生的能量的太阳热辐射转换,以电磁波的形式转移到自由空间。太阳辐射发生在一个广泛的波长;然而这种辐射的主要范围包括紫外线(μ米)的含量小于9%,可见(光,0.4μ米0.7μ米)的内容大约是39%,剩下的52%由红外辐射(0.7μ米100年μ米)。大约30%的太阳辐射散射和反射回大气中的空间,大约70%是被大气吸收和地球表面(9]。通过吸收的太阳辐射,地球温度上升,作为加热的对象,主要是重发射电磁辐射波长范围从8μ米到14μm峰值波长约为10μm。由于不同的太阳和地球辐射的光谱特性,他们被归类为短波和长波红外辐射(LWIR),分别。核能的LWIR辐射能量充分利用现有技术。
自传入LWIR是一种电磁波辐射在太赫兹频段可以收集通过调整天线以这样一种方式,它是在这些频率共振。这可以通过天线的尺寸缩减规模的波长。这一目标,nanoantennas是另一种方法用于规模微波理论到红外区域的电磁波谱(10- - - - - -12]。这些天线可以提高红外波与纳米尺度物质之间的相互作用提供了一个高电场在天线的馈电点13]。特别是,这电场产生高频交变电流或电压,可以纠正获得直流电流。整流装置的组合的喂点接收天线通常称为微波(14- - - - - -17]。准确数值模拟需要nanoantenna性能预测,设计和改进以及获取一些定性属性,可能有助于在更复杂的天线阵的设计。确定最优几何参数和频率相关模型考虑了材料的介电常数是至关重要的(15,18,19]。此外,这些新型天线的设计通过使用知名印刷技术允许减少成本和快速原型方法是另一个需要考虑的重要方面。这一目标,本文提供的微波系统概述,详细操作原则,天线设计,材料,和制造。此外,最近的一些技术用于修饰或说明nanoantennas和整流二极管制造也提出了。nanoantennas的物理性质,特别是nanoantenna参数,计算考虑以及辐射效率的重要方面,方向性,带宽,极化,阻抗匹配。
2。微波拓扑
虽然nanoantennas红外能量捕获他们需要一个整流器恢复能量;这些设备对夫妇整流器nanoantennas也被称为微波。微波是一种特殊类型的天线用于直接微波能量转化为直流电力。收集太阳能电磁辐射的概念提出了一种微波30年前(20.),但它尚未完全实现。然而,这项技术已充分应用于微波能量收获太空太阳能卫星应用(21,22),无线电力传输(23),低功率电子产品(24- - - - - -26),和混合矿车(27,28]。
在微波系统中,入射电磁辐射的吸收发生在天线的谐振频率。特别是,当谐振模式是兴奋,循环等离子体运动的自由电子在金属诱导天线。电子自由流沿天线,产生交流电的共振频率相同流动向天线馈点。然而,天线不能提供一种手段,将收集到的权力在高频率转换成直流电源;这将需要通过一个传感器,如整流器。一个典型的微波框图呈现在图1。它由一个nanoantenna,低通滤波器(LPF),整流电路,通滤波器直流路径和负载。nanoantenna收集红外传入的权力;输入低通滤波器提供了天线之间的匹配和整流器以及抑制不必要的高次谐波被整流电路。整流电路,通常是一个二极管,整流交流电电流感应天线,和直流通滤波器提供了一个直流路径负载通过将直流信号的高频成分(23]。
2.1。孤立的红外天线
近年来,使用nanoantennas为太阳能收集(获得了极大的兴趣10,15,18,29日]。这些天线电磁辐射在非常高的频率,太赫兹,红外政权一样射频天线做相应的波长。因此,一些研究目前专注于射频天线的概念翻译成光学频率的政权。
因为nanoantennas的大小范围从几百纳米到几个微米,技术限制不允许他们实现直到几年前。然而,由于电子束光刻技术的发展和类似的技术小型化的要求水平的实现和演示nanoantennas获得(13,30.,31日]。Nanoantennas展览极化方面的潜在优势,可调谐性,和快速的反应时间(10,29日]。事实上,他们(我)一个非常小的检测区域,他们(ii)允许电磁场本地化超越衍射极限,(3)本地化他们非常有效地释放辐射远场源,(iv)他们可能裁剪的电磁场在纳米尺度上的相互作用,以及它们(v)可以调整到一个特定的波长。最后,纳米天线尺寸结合天线的高电场增强差距使一个小装置占用它的紧凑足以与电子和辅助光学单片集成。
nanoantenna指南设计非常类似于使用射频频率,但关键的差异在他们的物理性能和可伸缩性的行为发生。事实上,在完美的进行概念用于射频频率相比,在光学频率不再像完美的导体和金属与电磁场相互作用是由频率相关复介电函数(32]。特别是,Lorentz-Drude模型通常被用来解释金属的色散行为(33,34]: 在哪里(intraband)和描述设计的影响描述了束缚电子(带间的)影响。特别是,intraband柯克模型所描述的贡献是: 在带间的贡献所描述的模型类似于绝缘体的洛伦兹结果: 在哪里等离子体频率,振荡器的频率、力量,一生,的等离子体频率和振子强度intraband转换吗和阻尼常数。这个模型的可用性还允许皮肤深度的计算在光学频率和天线的尺寸相当。因此,天线的谐振长度不完全与事件频率成线性比例;因此,为了更好地评估天线参数,一个有效的波长应计算(10,35]: 在哪里等离子体的金属和波长和常量值取决于几何和介电参数的天线。
辐射效率、天线的方向性和带宽是至关重要的参数来考虑。这一目标,评估整个天线效率品质因数FoM通常是定义在半功率波束宽度方面,部分带宽,和峰值增益(12,36]。此外,最好的天线的设计对于一个给定的应用程序是一个不容易解决的问题,因为矛盾的需求。事实上,方向性强,大带宽、小尺寸和大辐射电阻需要的总和。此外,典型的设计策略使用的无线电波天线工程不能完全没有认真考虑。事实上,在太赫兹和红外频率天线和电路的金属损失成为约束工程必须考虑。而大量的能量在介质表面模式进行天线。射频政权相比,巨额亏损和有限的皮肤深度产生的后果减少辐射效率,降低共振的品质因数,偏离辐射模式和电流分布。最后,著名的阻抗匹配电路基于被动stub-like谐振器结构必须精心设计的金属损失以来强烈降低整体辐射效率(10,32]。
,用微波来验证一个重要方面是,它应该能够集中LWIR面波传播空间有一个宽光谱带宽和输入从一个范围的入射方向。因此,孤立的天线的设计总体微波效率起着重要的作用。在各种类型的天线,平面天线流行由于他们低调,重量轻,和简单的耦合与整流元素(12,16,17]。此外,他们提供多功能性的谐振频率、极化,辐射方向图和阻抗。他们支持一个衬底和考虑到电厚,在太赫兹频段出现效率降低射频同行。为了克服这个缺点,印刷天线接地基质通常是首选。事实上,由于图像地面接口产生的偶极子天线阻抗被修改和衬底厚度可以减少增加效率。此外,地面的存在允许只有一个方向的辐射。相反,这些天线的辐射特性成为敏感衬底损失,特别是当衬底厚度的增加,和衬底介电常数作为寄生阻抗引起的共振频率红移。因此,对于一个给定的衬底介电常数有一个特定的衬底厚度最大化印刷天线的性能。直到现在,偶极子(11,14,15,37),交叉偶极子(12,38],领结[11,39,40],对数周期[11,41],方形螺旋[13,18),和阿基米德螺旋11,42)提出了几何图形为红外和太赫兹天线。
半波偶极子可以设计真正纯粹的输入阻抗;因此没有发生共轭阻抗匹配。他们很好的方向性是有吸引力的增强检测的灵敏度。输入阻抗,电流分布、辐射效率、较宽的增益,有效面积,手臂和有效长度取决于大小,频率和使用金属(11,14]。特别是物理长度较短但接近一半的波长和减少通过增加臂厚度。此外,影响输入阻抗元件间的距离和现场增强feed-gap地区(37]。不幸的是,这种天线不允许灵活地增加或优化电场的差距。唯一的方法是改变大小或增加的差距棒宽度。
领结天线可以是一个不错的候选人取代偶极天线。它是构成两个三角形顶点之间的面对面。这种配置允许一个简单的设计和宽带阻抗,使可能的几种天线参数的修改。事实上,缺口大小、尖角和天线尺寸可以调整增加了电场的差距。此外,因为他们代表的二维模拟双锥形天线他们拥有广泛的带宽。领结天线的另一个优点是构建耦合许多元素的数组的能力,结合电场从数组每个元素在馈电点,整流器可以嵌入。为了考虑领结天线实际应用有限提要点和一个有限大小差距必须被使用。一般来说,这些约束导致有限的带宽,但没有重大影响辐射模式或阻抗通常发生如果天线是终止的弓臂长度(11]。
由于其广泛的带宽,提出了螺旋天线收集太阳能(13,18]。他们允许集中电场之间的差距两个金属臂构成一个适当的运输所需能源供应其他电路。这些天线谐振器,它将捕获一个大电场共振。此外,螺旋天线可以很容易的获得性能提高了增加武器的数量。圆螺旋天线的设计通常采用阿基米德螺旋几何图形的线性增长速度和频率独立的辐射特性。此外,频率独立性有限波长乐队由天线的大小决定的。螺旋天线可以被构造为平面结构和辐射线性或圆偏振波。螺旋天线的最佳接收发生在旋臂长度约等于一个波长,对应于一个直径圆形螺旋,和一个边长广场的螺旋。根据这些关系,方形螺旋几何图形更有优势的规模对圆形的因为可以获得类似的天线增益当广场螺旋的宽度大约是75%的圆的直径螺旋天线。然而,这种类型的天线的主要缺点是很难在配置一个数组。尽管如此,可以选择对数螺线作为数组元素,因为它允许(我)方便连接直流线路的旋臂的技巧,(2)可能的双极化,(3)馈点为二极管连接方便。
虽然太赫兹和红外天线通常是通过合成的基本和简单的元素,合成工艺指南的缺乏以及缺乏成熟的理论和设计方程nanoantennas使计算工具完成复杂或非标准设计要求非常有用。事实上,考虑到天线设计通常涉及一个多维参数空间的优化仔细调查的全局优化工具必须执行,以减少严重的计算限制由于昂贵的离散的数值模拟。这一目标,有效的优化工具基于随机优化技术,如遗传算法和粒子群优化有效地用于天线合成(43]。
2.2。红外天线耦合的整流二极管
正如上面提到的,一个合适的天线材料的选择以及准确的天线的设计必须满足提高耦合效率的空间辐射天线。然而,必须连接到合适的整流天线获得直流信号。因此,用微波的RF-to-DC转换效率是影响二极管,功率损耗的量之间的阻抗匹配之间的天线和整流器整流负载,并通过天线效率。事实上,可行元素设计,组件之间的阻抗不匹配,效率低下的整流连接可能导致失败的电磁能量的集合。
图2显示天线耦合的等效电路整流二极管。接收天线,当操作在其共振频率,电压源可以建模,和一个阻抗串联,。特别是,是开路电压发生的天线当没有负载连接和天线阻抗,在哪里天线电抗和吗是天线电阻的组合辐射电阻,造型的辐射功率,串联阻力损失和造型的导电和介电损失。此外,电容,应该考虑气隙产生的,为了正确模型双臂天线。
整流二极管通常指的是一个阈值电压,结电容,和一个非线性串联电阻,。对二极管结电容的影响切换时间;一个快速二极管结电容小。事实上,截止频率,二极管的频率响应特征,有效取决于二极管电阻和电容如下: 因此,考虑到阻力主要取决于制造工艺、截止频率可以通过调整电容调谐。然而,天线电阻的存在修改整个设备响应的截止频率设备评估由以下关系: 此外,阈值电压是一个非常重要的因素需要考虑,特别是在低功率水平必须收获。因此,对于整改目的low-cutoff电压二极管必须选中。
的电压可以表示为 在哪里是入射电场,天线的有效面积,的固有阻抗是自由空间。此外,被定义为 在哪里天线增益和吗是自由空间波长。入射电场的振幅可以作为计算 在哪里是入射功率密度。特别是,考虑到地球发出的热辐射,入射功率可以表示的黑体辐射的温度每单位面积和波长(44] 在哪里是光速,在开尔文温度表示程度,是电源发出的波长范围来每单位面积、单位时间和单位立体角,和分别是板材和波尔兹曼常数。使用(7)- (9最后开路电压的表达式 考虑到等效电路如图2权力交付给负载是由以下方程: 或使用(11) 考虑入射功率密度的频率依赖性,总接收功率的频率范围是由 在哪里和启动和停止的波长。
微波的RF-to-DC转换效率的定义通常是指权力交付给负载之间的比例(收获直流电源)和接收天线的功率可以完美匹配电路中注入:
二极管的非线性性质复杂转换效率的分析评价。事实上,对于大多数整流电路取决于输入功率、操作频率、阻抗匹配和二极管的特性。特别是,一个好的模型来估计是 在哪里输入射频信号的周期,整流器的输入电压,是通过负载电流的终端,是电流流过二极管终端,是直流电压。
这个电路模型如图2给了很详细的信息在太赫兹和红外太阳微波是如何工作的,包括参数影响其性能。然而,这种电路的主要限制是一个好的RF-to-DC转换效率是给出一个定义良好的操作点的特征是一个特定的输入功率,中心频率和负载阻抗。这些操作参数以外的强烈能量转换效率降低。事实上,微波结构适用于一个最佳的输入功率和变得效率低下的另一个功率级。这个问题是很巨大的,因为收获系统通常需要在变量工作负载条件动态跟踪电压水平,同时节约能源。为了克服这些限制,具体设计过程必须满足的负载和功率匹配。典型的解决方案是基于使用的最大功率点跟踪电压提高阶段(45),一个基于主动控制的动态开关转换方案获取能量(46Greinacher整流器[],和修改47]。
2.3。整流元件
有一些问题用微波的发展。首先,需要非常小的天线元素。另一个困难是使二极管物理尺寸小,小的起始电压,在太赫兹和高效的操作和红外频率能够纠正作为可用直流输出接收到的信号。此外,有效地将电磁能量和充分利用电场增强中心缺口的天线,二极管应该共面耦合天线。因此,二极管技术的发展是关键的挑战来证明地球辐射微波热转换的可行性在直流电流。
低功率肖特基二极管用于整流和低频政权检测5太赫兹(48]。事实上,由于他们的超快的传输机制可伸缩的非常高的频率减少身体接触面积。肖特基二极管的最重要的优势是低阻力和降低噪音的产生。然而,大型阵列的制造需要具有挑战性的工作和额外的工程问题需要与天线的耦合。
一个有前途的替代方法是单极nanodiodes称为self-switching设备(ssd) [49,50]。这些设备是基于纳米通道的不对称导致非线性,diode-like电流电压特性,但没有使用任何掺杂连接或任何隧道壁垒。他们的阈值电压只取决于几何和zero-threshold探测器可以很容易地编造的。此外,一个单一的制造步骤需要数组大量制造的ssd并行连接。SSD已经证明在各种材料,包括二维电子气体(2度)在砷化镓50]和InGaAs [51),绝缘体上硅(52),和有机53和金属氧化物54)薄膜。
Antenna-coupled microbolometer探测器已被证明在红外波长附近10μm。这些设备的工作原理是基于测辐射热计电阻的变化与温度的增加。尤其是,他们的优势是室温操作以及波长的可调谐性和偏振响应(31日,55,56]。
低电压的二极管可分为隧道二极管和级超低电压版二极管类型。低电压的例子研究了隧道二极管(57),不同的隧道结维度表现出不同的刺激特征。最受欢迎的整流器太赫兹和红外微波metal-insulator-metal (MIM)二极管。它是薄膜设备的电子隧道通过绝缘体层从第一金属层第二15]。这些二极管的主要优点是体积小,CMOS兼容,提供完整的功能和能力没有冷却和应用的偏见。精馏是基于电子隧穿过程通过绝缘体层发生。研究无机(可以使用的绝缘子镍氧化物)和有机(绝缘子使用可以聚苯胺,硫醇)MIM隧道结一直在讨论(58]。本研究面向太阳能/热能转换效率将余热转换为电能使用微波讨论的实现自组装单层膜(SAMs) alkanethiol地对空导弹。对于一个成功的整改,我- - - - - -VMIM二极管的特点应该应用非线性和不对称,没有外部的偏见。此外,绝缘体层应该很薄,允许足够大的电流,确保隧道效应的发生。这一目标,MIM二极管用不同金属制作的两边的绝缘体层导致更高的能量转换效率比具有类似金属。当操作在更高的频率,更大的优化所需要的设备是解决低阻抗和高非线性。此外,为了使整流二极管区域在太赫兹频段是非常小的。
级超低电压版二极管与几何不对称和弹道的特点是低电容。二维弹道nanodevices能纠正一个电信号,如果设备有taper-type非均匀截面(59]。锥形概要文件也可以被认为是在非盟/ SiO2或非盟/ Si等离子体波导在830纳米(纳米聚焦的光线60)和midinfrared能源(61年]。考虑创新材料,石墨烯可以实现面向依改善性能的材料在太赫兹谐振器和整流10.6μm辐射对应于一个操作28太赫兹的频率(62年]。整流器弹道也可以通过制造GaAs-AlGaAs异质结构在非对称microjunction配置(63年]。
2.4。技术方面和材料
正如在前面所讨论的,重大进展在改善整个微波效率可以通过精心设计宽带的有效匹配,任意极化性质的地球辐射核能的能量。此外,引入创新布局和材料可以提供宽带、高转换效率低成本解决方案支持传统的光伏太阳能电池。此外,添加一点成本通过集成电浆发射器与细胞能显著提高太阳能光伏电池的效率(64年]。CP1这个方向,高分子材料可用于红外递送的和导电材料基于MEMS热设备在卫星65年];其他聚亚醯胺往往是昂贵的,吸收过多的太阳能,紫外线较低阻力,CP1和不透明,在空间环境降解更快。平面metal-insulator-metal (MIM)二极管不能提供足够低的RC时间常数改正可见光,但可以很容易地集成太阳能微波(66年]。热红外线是一个极端的挑战,收获效率使用平面MIM二极管:大型RC时间将可见光频率上的二极管整流;他们可以工作在太赫兹频率较低,但对热红外频率~ 30太赫兹和更高的他们不能有效地回应。辐射冷却设备应该与底物阻挡太阳辐射,但它是透明的约8日至13日μm。一个创新的新型材料辐射冷却应用是纳米晶体TiO的聚乙烯衬托色素2(67年)提供高红外透射率和高太阳能反射率。二氧化钛纳米颗粒也适合high-resonant光子允许广泛的太阳能光谱吸收(68年从可见光和近红外领域。考虑纳米复合材料,它是由聚合物通过引入nanofillers改善光学和物理特性(69年),近红外光谱反射效率太阳能热控制接口的电影被发现对PMMA /氧化锌纳米颗粒(70年]。色素增感太阳能电池还可以利用纳米材料,如半导体纳米线,nanocones,纳米管和纳米纤维,这可能是由化学汽相淀积(CVD)、胶体光刻,template-guided沉积或电纺的技术71年]。通过微波光电发射能量收割机普遍实现。特别是有关技术,天线可以通过高分辨率电子束光刻技术和制造金属发射double-side-polished硅基板用聚甲基丙烯酸甲酯作为电子灵敏聚合物和热蒸发金(61年]。
太赫兹和红外天线的制造需要可靠的和可再生的结构化技术能够精确的定义关键天线尺寸间隙尺寸和手臂的长度等。奈米制造各种自顶向下和自底向上的方法已经应用于实验上实现这些类型的天线。特别是,自上而下的方法,如电子束光刻技术(EBL) (72年,73年和聚焦的光束(FIB)铣74年)能够制造大数组几乎相同的纳米结构和定义的方向和距离。另一方面,自底向上的方法利用化学合成和自组装纳米粒子在溶液中,但他们经常需要精确的尺寸选择和nanopositioning以及组装策略创建重要的结构。
电子提单可以是一个方便的方式系统地调查维度,间距,以一种受控制的方式和几何效应。最近,电子束诱导沉积被应用到构建复杂的纳米结构(72年]。此外,该技术可以应用于天线环境的介电性能的工程。考虑到高通用性的直接模式方法,FIB铣已经成功地应用于实现光学天线的数量。因此,这种技术保证了很好的解决,可以通过几乎任何类型的材料。然而,考虑到电子提单和FIB都非常缓慢而昂贵的他们不支持大规模生产。可能的替代nanoimprint光刻(NIL) [75年)和精密卷绕对位(R2R)处理(76年]。NIL的特定优势相比其他光刻技术是能够制造大面积和复杂三维微/纳米结构与低成本和高吞吐量。最重要的多种类型的零过程展示sub-10纳米分辨率热压印光刻(HEL)或热nanoimprint光刻(TNIL)和UV-based nanoimprint光刻(UV-NIL)。然而,近年来提出了各种新的过程和调查,如反向NIL,软UV-NIL,激光辅助直接印(LADI) sub-10 nm NIL,化学nanoimprint,电气field-assisted NIL (77年]。传统零过程,最重要的问题是它不能显著改善吞吐量在大面积的模式与低成本的产品,因为它不是一个持续的过程。为了克服这个限制,辊式nanoimprint光刻(RNIL) [78年,79年了,由于持续的过程,简单的系统建设,高吞吐量,低成本,低能耗这一技术正成为最潜在nanoimprinting过程的工业化生产方法。然而,在未来,NIL可能成为理想的技术低成本、高度可再生的实现覆盖大面积的天线阵列。
3所示。结论
微波的进展和挑战获取能量从地球长波红外发射了。微波系统可以用不同的导电金属和介质材料、各种宽带天线,和整流设备。使用宽带天线的长波红外地球能量有一个很大的潜在的优势。因此,准确的天线的设计是一个关键的主题来提高整个系统的发电效率。红外和太赫兹天线的研究仍处于初始阶段,需要进行广泛的研究来提高匹配的效率由于天线之间的不匹配和整流器阻抗以及产生最大电场增强天线馈电点的。此外,进一步的研究活动必须满足确定合适的材料和技术的设计和制造高效的太赫兹整流器。
利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。