Napenergia hasznosítás mágnesességgel

Amerikai kutatók megtalálták az utat egy "optikai akkumulátor" elkészítéséhez, megbolygatva egy évszázados fizikai elvet.

A fénynek elektromos és mágneses összetevői is vannak, a tudósok azonban annyira gyengének tartották a mágneses mező hatásait, hogy soha nem tulajdonítottak neki különösebb jelentőséget. Most azonban a Michigan Egyetem kutatói felfedezték, hogy megfelelő körülmények között a fény képes a korábban számított mágneses hatás százmilliószorosának létrehozására, lehetővé téve a mágneses, félvezetők nélküli napelemeket.

"Ha egész nap a mozgási egyenleteket bújjuk, akkor sem találunk rá erre a lehetőségre. A tankönyvek szerint ez nem történhet meg" - mondta Stephen Rand, az egyetem alkalmazott fizika professzora, aki a Journal of Applied Physics szaklapban számol be a hatásról. "Ez egy rendkívül furcsa kölcsönhatás, ezért is kerülte el a tudomány figyelmét több mint 100 éven át"

A hatást az "optikai egyenirányítás" egy korábban nem észlelt típusa hozza létre. A hagyományos optikai egyenirányításban a fény elektromos mezeje a pozitív és negatív töltések szétválását idézi elő egy anyagban, ami elektromos feszültséget eredményez. Ezt az elektromos hatást korábban csak egy adott szimmetriával rendelkező kristályos anyagokban észlelték, ilyenek a szilícium alapú napelemekben általánosan használt anyagok.

Azonban Rand és kutatótársa, William Fisher felfedezte, hogy megfelelő körülmények között nem vezető anyagokat, például egy egyszerű üveget alkalmazva, a fény mágneses mezeje is képes optikai egyenirányítás létrehozására. "Kiderült, hogy a mágneses mező elkezdi egy C-alakba hajlítani az elektronokat, amik minden alkalommal egy kicsi előre mozdulnak" - magyarázta Fisher. "Ez a C-alakú töltésmozgás létre hoz egy elektromos és egy mágneses dipólust. Ha ezekből sokat fel tudunk sorakoztatni egymás mellé egy hosszú szál mentén, hatalmas feszültséget érhetünk el, amit kinyerve energiaforrásként alkalmazhatunk"

A gyakorlatban mindez nem ilyen egyszerű, jelenleg a fénynek 10.000.000 W/cm2 intenzitással kell fókuszálódnia a fent leírt hatás eléréséhez. Ez messze meghaladja a katonai szintű lézerek képességeit is, hogy a napfény erejét már meg se említsük, a kutatók azonban már javában keresik az új anyagokat, amik jóval alacsonyabb szinteken is működnének.

A felfedezés egy félvezető anyag, és a töltés szétválasztáshoz szükséges elnyelődés nélküli napelemet eredményezhet. A kutatók szerint az új típusú napelem hatásfoka 10 százalék körül mozogna, ami a jelenleg a kereskedelemben kapható hagyományos társai hatékonyságának felel meg, előállítási költségei azonban jóval alacsonyabbak. "Csupán a fényt fókuszáló lencsékre, és egy szálra van szükségünk, ami irányítja a fényt" - mondta Fisher. "Az üveg mindkét feladatra alkalmas, nagy tömegben elérhető, és nem igényel sok megmunkálást. Az átlátszó kerámiák talán még ennél is jobbak lennének"

A hagyományos napelemek esetében a fény elnyelődik az anyagban és hőt hoz létre. Az új technikával azonban intenzív mágnesesség indukálódik az erős fény hatására, ami egy kapacitív energiaforrást eredményez. A fény elnyelése helyett az energia a mágneses momentumban tárolódik.