密歇根大學(xué)電氣工程及應(yīng)用物理學(xué)系教授斯蒂芬·蘭德表示：“我們可以利用光的磁效應(yīng)來(lái)制作一種光電池。過(guò)去或許我們總是無(wú)法看到這種可能，因?yàn)樗季S慣性使然。這一新發(fā)現(xiàn)標(biāo)志著我們推翻了長(zhǎng)達(dá)一個(gè)世紀(jì)之久的物理學(xué)信條。”據(jù)悉，蘭德這篇文章發(fā)表在《應(yīng)用物理學(xué)雜志》上。
雖然光具有電和磁性成分，但是科學(xué)家一直認(rèn)為這種磁場(chǎng)的影響很小，可以忽略。蘭德和他的同事發(fā)現(xiàn)，在適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度下，當(dāng)光線(xiàn)穿過(guò)不導(dǎo)電材料時(shí)，光場(chǎng)所產(chǎn)生的磁效應(yīng)比此前預(yù)期的要高出1億倍。在這種情況下，磁場(chǎng)效應(yīng)形成的強(qiáng)度就相當(dāng)于一種強(qiáng)電場(chǎng)的效應(yīng)。
對(duì)此，蘭德稱(chēng)：“新發(fā)現(xiàn)有望運(yùn)用于太陽(yáng)能上，即不需使用太陽(yáng)能電池、不需要半導(dǎo)體、不需要吸收光以產(chǎn)生電荷分離、太陽(yáng)能電池的工作原理是，光進(jìn)入一種材料，隨后被吸收并產(chǎn)生熱。對(duì)于我們的新研究，我們期望有一個(gè)很低的熱負(fù)荷。不是光被吸收，而是能量存儲(chǔ)在磁矩中。強(qiáng)磁化的誘發(fā)可以采用強(qiáng)烈的光線(xiàn)，最終它可以提供一種電容性電源。”
而這一切又都離不開(kāi)光整流的發(fā)現(xiàn)。應(yīng)用物理學(xué)博士威廉·費(fèi)舍爾說(shuō)，在傳統(tǒng)的光學(xué)矯正過(guò)程中，光的電場(chǎng)導(dǎo)致電荷分離，或者分開(kāi)材料中的正負(fù)電荷。這就形成一個(gè)電壓，類(lèi)似電池中的情形。這種電效應(yīng)以前在晶體材料中就已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)。這種材料具有一定的對(duì)稱(chēng)性。蘭德和費(fèi)希爾發(fā)現(xiàn)，在正常情況下，在其他各種類(lèi)型的材料中，光的磁場(chǎng)也可以形成光學(xué)矯正。
費(fèi)舍爾表示：“事實(shí)上，這種磁場(chǎng)一開(kāi)始就使電子彎曲，形成一種C形狀，它們每次前進(jìn)一點(diǎn)點(diǎn)，這種C形態(tài)的電荷運(yùn)動(dòng)既產(chǎn)生電偶極子，又產(chǎn)生磁偶極子。如果我們將很多這種偶極子排成一排，放在長(zhǎng)纖維中，我們就可以制成一個(gè)巨大的電壓。通過(guò)抽取電壓，我們可以用它作電源。這其中有一個(gè)前提——光照必須穿過(guò)一種不導(dǎo)電材料，如玻璃等。同時(shí)，光必須聚焦，達(dá)到強(qiáng)度為每平方厘米1000萬(wàn)瓦。雖然陽(yáng)光本身沒(méi)有這么強(qiáng)，但我們正在積極尋找新材料，這些材料可在較低強(qiáng)度下工作。”費(fèi)舍爾說(shuō):“在最近的文章中，我們發(fā)現(xiàn)非相干光（incoherent light）就像陽(yáng)光，理論上幾乎可以同樣有效地產(chǎn)生電荷分離，就像激光一樣。”
研究人員預(yù)計(jì)，通過(guò)采用改進(jìn)的材料，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為可用能源的轉(zhuǎn)換率可以達(dá)到10%。這相當(dāng)于當(dāng)今商用級(jí)別太陽(yáng)能電池。費(fèi)舍爾認(rèn)為：“為了制造現(xiàn)代化的太陽(yáng)能電池，我們就必須進(jìn)行大量半導(dǎo)體加工，我們需要的只是透鏡，以便聚焦光線(xiàn)，并依靠光線(xiàn)來(lái)引導(dǎo)它。玻璃兼具這兩個(gè)方面作用。我們并不需要對(duì)普通玻璃進(jìn)行太多加工，估計(jì)透明陶瓷的性能會(huì)更好。”據(jù)悉，研究人員接下來(lái)將研究開(kāi)發(fā)這種電源，先用激光，然后用陽(yáng)光。
