Световое излучение обладает электрическим и магнитным полем. Классические солнечные батареи энергию первого, а инновационные – второго.
Новый вид электрооптической поляризации
Термином «optical reflection» или электрооптической поляризации называется эффект, при котором под действием светового излучения в материале возникает положительно и отрицательно заряженные области. Между ними создается разность потенциалов, которая приводит к появлению электрического тока, что и служит источником энергии в классических солнечных батареях. До недавнего времени считалось, что такой эффект возможен только для материалов, полностью поглощающих свет и обладающих определенной молекулярной структурой.
Ученые из Мичиганского университета обнаружили, что при высокой интенсивности светового потока его магнитное поле становиться настолько сильным, что способно двигать электроны в облучаемом материале. Поглощение фотонов света не происходит – напротив, они свободно проникают сквозь прозрачный материал. Равномерные колебания электронов на достаточно длинном участке автоматически преобразовываются в электрический ток, обладающий огромным напряжением.
Практическое применение магнитного поля света
Для того, что магнитное поле начало воздействовать на электроны в полупроводнике, необходимо только одно условие – он должен быть прозрачным и являться диэлектриком, чтобы исключить воздействие электрической составляющей света. Однако существует небольшая загвоздка – магнитное поле светового потока слишком слабое, поэтому для достижения сколько-нибудь заметного эффекта необходимо излучение огромной мощности, порядка 1,5-2×106 Вт/см2. Солнечный свет слишком слаб для этого – требуется усиливать излучение при помощи линз.
Таким образом получается, что для создания солнечных батарей нового типа не требуется дорогостоящий материал, вроде специально обработанного кремния, однако необходима сложная система линз и оптических усилителей. Такая технология существует и применяется в оптоволоконных системах связи. Перед специалистами стоит сугубо инженерная задача – адаптировать ее для использования в батареях. Теоретически, их производство окажется в несколько десятков раз дешевле, чем создание классических солнечных батарей. Однако на практике технология пока что находится только на стадии экспериментального тестирования.