Дослідники з Мічиганського університету (США) відкрили несподіване властивість світла, на основі якого можуть з'явитися «оптичні батареї" – сонячні елементи без напівпровідників.

«Ви можете весь день займатися рівняннями руху, але так і не помітити цю можливість, – говорить провідний автор дослідження Стівен Ренд. – Нас всіх так вчили. Це дуже дивне взаємодію. Саме тому фізики до цих пір не могли його побачити ».

Сонячна ферма в данській … напевно, все-таки глибинці (фото Erik Christensen).

Випромінювання має електричну та магнітної складовими. Вважалося, що вплив магнітного поля випромінювання настільки слабо, що їм можна знехтувати. Г-н Ренд та його колеги виявили, що при належній інтенсивності, коли світло проходить через матеріал, не провідний електрику, світлове поле здатне створювати магнітне вплив, який в 100 млн разів сильніше, ніж передбачалося раніше. У цих умовах магнітне вплив по своїй силі еквівалентно електричному.

«У нинішніх фотогальванічних елементах світло проникає в матеріал, поглинається та виробляє тепло, – розповідає пан Ренд. – Тут ми очікуємо отримати дуже низьку теплове навантаження. Енергія запасається в магнітному моменті, а не в поглинає світло. Інтенсивну магнетизації можна викликати інтенсивним випромінюванням, після чого вона стає надзвичайно містким джерелом енергії ».

Це стає можливим завдяки нововідкритій різновиди електрооптичною поляризації (або оптичного випрямлення, optical rectification), відзначає співавтор дослідження Вільям Фішер. У звичайних умовах електричне поле випромінювання є причиною поділу позитивного і негативного зарядів у матеріалі. У результаті виникає різниця потенціалів, аналогічна тій, що існує в батареї. Раніше даний ефект був зареєстрований тільки в кристалічних матеріалах, які мали певною симетрією.

Ренг і Фішер виявили, що при належних умовах магнітне поле випромінювання здатне створювати оптичне випрямлення і в інших матеріалах. «Судячи з усього, це магнітне поле починає викривляти електрони С-образно, і кожного разу вони трохи просуваються вперед, – розповідає пан Фішер. – C-образне рух заряду призводить до формування та електричного, і магнітного диполя. Якщо нам вдасться створити з цього довгий ряд, ми зможемо отримати величезне напруження і, відповідно, джерело енергії ».

Пропускати світло можна через скло: воно не проводить електрику. Світло необхідно сфокусувати до інтенсивності 10 МВт / см ². Сонячного світла для цього недостатньо, Тому ведеться пошук нових матеріалів, які дадуть шуканий ефект при більш низької інтенсивності. «Ми показали, що некогерентного випромінювання – наприклад, сонячне світло – теоретично має майже тією ж здатністю розділяти заряди, що і лазер», – підкреслює Вільям Фішер.

Нова технологія може привести до появи дешевих сонячних елементів. Дослідники пророкують: якщо знайдуться більш відповідні матеріали, ефективність перетворення енергії сонця у легкотравну форму складе 10%, що порівнянно з показниками сьогоднішніх панелей.

«Для виробництва сучасних сонячних осередків потрібна особлива обробка напівпровідникових матеріалів, – говорить пан Фішер. – А нам потрібні всього лише лінзи для фокусування світла і волокно для його напрямки. Скло підходить і для того і для іншого. Воно вже виробляється у величезних обсягах і не вимагає складної обробки. Прозора кераміка може виявитися ще краще ».

За матеріалами: PhysOrg

Tweet

Заможні регіони: Для чого насправді Потрібні вибори?