Солнечная энергия без солнечных панелей - открытый магнетический эффект света может сделать это реальностью

Исследователи из Мичиганского университета открыли неожиданный магнитный эффект света, используя который можно будет в будущем использовать солнечную энергию без традиционных полупроводниковых технологий, применяемых в современных солнечных батареях.

Солнечная энергия без солнечных панелей - открытый магнетический эффект света может сделать это реальностью

«Вы можете весь день заниматься уравнениями механики, но так и не заметить эту возможность, — говорит автор исследования Стивен Рэнд. — Нас всех так учили. Это очень странное взаимодействие. Именно поэтому оно и не было выявлено до настоящего времени».

Свет обладает электрической и магнитной составляющими. Считалось что магнитное поле света незначительно, но Рэнд и его коллеги обнаружили, что при должной интенсивности, когда свет проходит через материал, не проводящий электричество, световое поле способно создавать магнитное воздействие, которое в 100 млн раз сильнее, чем предсказывалось ранее. В этих условиях магнитное воздействие по своей силе эквивалентно электрическому.

«В нынешних фотогальванических элементах свет проникает в материал, поглощается и производит тепло, — рассказывает Рэнд. — Здесь мы ожидаем получение очень низкой тепловой нагрузки. Энергия запасается в магнитном моменте, а не в поглощаемом свете. Интенсивную магнетизацию можно вызвать интенсивным излучением, после чего она становится чрезвычайно вместительным источником энергии».

Это становится возможным благодаря новооткрытой разновидности электрооптической поляризации (или оптического выпрямления, optical rectification), отмечает соавтор исследования Уильям Фишер. В обычных условиях электрическое поле света является причиной разделения положительного и отрицательного зарядов в материале. В результате возникает разность потенциалов, аналогичная той, что существует в батарее. Ранее данный эффект был зарегистрирован только в кристаллических материалах, обладавших определённой симметрией.

Рэнг и Фишер обнаружили, что при надлежащих условиях магнитное поле света способно создавать оптическое выпрямление и в других материалах. «Судя по всему, это магнитное поле начинает искривлять электроны С-образно, и каждый раз они немного продвигаются вперёд, — рассказывает Фишер. — C-образное движение заряда приводит к формированию и электрического, и магнитного диполя. Если нам удастся создать из этого длинный ряд, мы сможем получить огромное напряжение и, соответственно, источник энергии».

Пропускать свет можно через стекло: оно не проводит электричество. Свет необходимо сфокусировать до интенсивности 10 миллионов Вт/см2. Солнечного света для этого недостаточно, поэтому ведётся поиск новых материалов, которые дадут искомый эффект при более низкой интенсивности. «Мы показали, что некогерентное излучение — например, солнечный свет — теоретически обладает почти той же способностью разделять заряды, что и лазер», — подчёркивает Уильям Фишер.

Новая технология может привести к появлению дешёвых солнечных элементов. Исследователи предсказывают: если найдутся более подходящие материалы, эффективность преобразования энергии солнца в пригодный для эксплуатации форму составит 10%, что сопоставимо с показателями сегодняшних панелей.

«Для производства современных солнечных ячеек требуется особая обработка полупроводниковых материалов, — говорит Фишер. — А нам нужны всего лишь линзы для фокусировки света и волокно для его направления. Стекло подходит и для того и для другого. Оно уже производится в огромных объёмах и не требует сложной обработки. Прозрачная керамика может оказаться ещё лучше».
В течение лета исследователи будут работать со светом лазера, а затем с солнечным светом.

 По метериалам Университета Мичиган.

 


AlterPower