每日科學(xué)2011年4月14日報(bào)道，一個巨大的、令人驚訝的光電磁效應(yīng)（magnetic effect of light）被密歇根大學(xué)（University of Michigan）研究者發(fā)現(xiàn)了，這可能會使太陽能發(fā)電不再需要傳統(tǒng)的半導(dǎo)體為基礎(chǔ)的太陽能電池。

　　研究人員發(fā)現(xiàn)了一種巨大而奇怪的光磁效應(yīng)，可能使太陽能發(fā)電不再需要傳統(tǒng)的半導(dǎo)體為基礎(chǔ)的太陽能電池。

　　研究者發(fā)現(xiàn)了一種方法，可以制作一種“光電池”（ optical battery），斯蒂芬?蘭德（Stephen Rand）說，他是電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)以及物理學(xué)和應(yīng)用物理學(xué)系的教授。

　　在這個過程中，他們推翻了一個世紀(jì)之久的物理學(xué)信條。

　　“你可以盯著這些運(yùn)動方程一整天，你不會看到這種可能性。我們都被教導(dǎo)說，這不會發(fā)生，”蘭德說，他寫了一篇論文，發(fā)表在《應(yīng)用物理學(xué)雜志》（Journal of Applied Physics）上�！斑@是一種非常奇怪的互動。這就是為什么它被忽視了100多年�！�

　　光具有電和磁性成分（magnetic components）。到目前為止，科學(xué)家認(rèn)為，這種磁場的影響是如此脆弱，以致于可以忽略。蘭德和他的同事們發(fā)現(xiàn)，在恰當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，光線穿過不導(dǎo)電材料時(shí)，光場（light field）所產(chǎn)生的磁效應(yīng)比此前預(yù)期的要高1億倍。在這種情況下，磁場效應(yīng)（magnetic effects）形成的強(qiáng)度就會相當(dāng)于一種強(qiáng)電場效應(yīng)（electric effect）。

　　“這可能會帶來一種新的太陽能電池，不需要半導(dǎo)體，不需要吸收光以產(chǎn)生電荷分離，”蘭德說�！霸谔�陽能電池中，光進(jìn)入一種材料，被吸收并產(chǎn)生熱。在這里，我們期望有一個很低的熱負(fù)荷（heat load）。不是光被吸收，而是能量存儲在磁矩（magnetic moment）中。強(qiáng)磁化的誘發(fā)可以采用強(qiáng)烈的光線，然后它最終可以提供一種電容性電源�！�

　　使這成為可能的是以前未發(fā)現(xiàn)的一種“光整流”（ optical rectification），威廉?費(fèi)舍爾（William Fisher）說，他是應(yīng)用物理學(xué)博士生。在傳統(tǒng)的光學(xué)校正（optical rectification）中，光的電場導(dǎo)致電荷分離，或者分開材料中的正負(fù)電荷。這就形成一個電壓，類似電池中的情形。這種電效應(yīng)以前就已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)，但只是在晶體材料中，這種材料具有一定的對稱性。

　　蘭德和費(fèi)希爾發(fā)現(xiàn)，在正常情況下，在其他各種類型的材料中，光的磁場也可以形成光學(xué)矯正。

　　“原來，這種磁場一開始就使電子彎曲，形成一種C形狀，它們每次前進(jìn)一點(diǎn)點(diǎn)，”費(fèi)舍爾說。“這種C形態(tài)的電荷運(yùn)動既產(chǎn)生電偶極子（electric dipole），也產(chǎn)生磁偶極子（magnetic dipole）。如果我們可以放置很多這種偶極子，排成一排，放在長纖維中，我們就可以制成一個巨大的電壓，通過抽取電壓，我們可以用它作為電源。”

　　光照必須穿過一種不導(dǎo)電材料，比如玻璃。而且光必須聚焦，達(dá)到強(qiáng)度為每平方厘米1000萬瓦。陽光本身沒有這樣強(qiáng)，但新的材料正在尋找，這些材料可工作在較低的強(qiáng)度，費(fèi)舍爾說。

　　“在最近的文章中，我們表明，非相干光（incoherent light）就像陽光，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，”費(fèi)舍爾說。

　　這項(xiàng)新技術(shù)可以使太陽能發(fā)電更便宜，研究者說。他們預(yù)計(jì)，采用改進(jìn)的材料，他們可以實(shí)現(xiàn)10%的效率，把太陽能轉(zhuǎn)換為可用能源。這相當(dāng)于今天的商用級太陽能電池。

　　“為了制造現(xiàn)代化的太陽能電池，就必須進(jìn)行廣泛的半導(dǎo)體加工，”費(fèi)舍爾說�！拔覀冃枰�的只是透鏡，為的是聚焦光線，也需要光纖來引導(dǎo)它。玻璃的作用就有這兩個方面。它已經(jīng)批量生產(chǎn)，并不需要太多的加工。透明陶瓷可能會更好�！�

　　在今年夏天的實(shí)驗(yàn)中，研究人員將研究開發(fā)這種電源，先用激光，然后用陽光。

　　這篇論文的標(biāo)題是“光誘導(dǎo)電荷分離和太赫茲輻射（terahertz emission）采用無偏電介質(zhì)�！痹摯髮W(xué)正在尋求專利，保護(hù)這一知識產(chǎn)權(quán)。