Сонячна енергія без сонячних елементів: відкрито нову властивість випромінювання

admin Новини технологій та техніки

Сонячна енергія без сонячних елементівДослідники з Мічиганського університету (США) відкрили несподівану властивість світла, на основі якої 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 дивна взаємодія. Саме тому фізики до цих пір не могли її побачити ».

Випромінювання має електричну та магнітну складові. Вважалося, що вплив магнітного поля випромінювання настільки слабо, що їм можна знехтувати. Ренд та його колеги виявили, що при належній інтенсивності, коли світло проходить через матеріал, що не проводить електрику, світлове поле здатне створювати магнітний вплив, який в 100 млн разів сильніший, ніж передбачалося раніше. У цих умовах магнітний вплив по своїй силі еквівалентний електричному.

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

Це стає можливим завдяки нововідкритому різновиду електрооптичної 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 певну симетрію.

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-подібно, і кожного разу вони трохи просуваються вперед, - розповідає пан Фішер. - C-подібний рух заряду призводить до формування 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/см2 . Сонячного світла для цього недостатньо, тому ведеться пошук нових матеріалів, які дадуть шуканий ефект при більш низькій інтенсивності. «Ми показали, що некогерентне випромінювання - наприклад, сонячне світло - теоретично має майже таку 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 легкоспоживну 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 напрямлення. Скло підходить і для того і для іншого. Воно вже виробляється у величезних обсягах і не вимагає складної обробки. Прозора кераміка може виявитися ще кращою».