Открыто неожиданное свойство света

Исследователи из Мичиганского университета (США) открыли неожиданное свойство света, на основе которого могут появиться «оптические батареи» — солнечные элементы без полупроводников.

«Вы можете весь день заниматься уравнениями движения, но так и не заметить эту возможность, — говорит ведущий автор исследования Стивен Рэнд. — Нас всех так учили. Это очень странное взаимодействие. Именно поэтому физики до сих пор не могли его увидеть».

Излучение обладает электрической и магнитной составляющими. Считалось, что воздействие магнитного поля излучения настолько слабо, что им можно пренебречь. Г-н 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 г-н Рэнд. — Здесь мы ожидаем получить очень низкую тепловую нагрузку. Энергия запасается в магнитном моменте, а не в поглощаемом свете. Интенсивную магнетизацию можно вызвать интенсивным излучением, после чего она становится чрезвычайно вместительным источником энергии».

Солнечная ферма в датской... наверное, всё-таки глубинке (фото Erik Christensen).

Это становится возможным благодаря новооткрытой разновидности электрооптической поляризации (или оптического выпрямления, optical rectification), отмечает соавтор исследования Уильям Фишер. В обычных условиях электрическое поле излучения 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 излучения 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 г-н 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 МВт/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 удобоваримую форму составит 10%, что сопоставимо с показателями сегодняшних панелей.

«Для производства современных солнечных ячеек требуется особая обработка полупроводниковых материалов, — говорит г-н 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».

Источник: science.compulenta.ru

Комментарии: (0)

Пока комментариев нет, вы можете стать первым!

Sponsor

Sponsor