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Optische Gleichrichtung für billige Solarzellen?

Es gibt Materialien, bei denen Lichteinstrahlung zu besonderen Effekten führt. Bei diesen sogenannten nichtlinearen Materialien wurde an der Universität von Michigan ein weiterer Effekt entdeckt, optische Gleichrichtung basierend auf dem magnetischen Anteil von Licht. Die Forscher sagen neue, billigere Solarzellen voraus, wenn sie die Effizienz solcher Materialien noch weiter steigern können.

Licht ist eine elektromagnetische Welle, welche aus einem elektrischen und einem magnetischen Anteil besteht. Letzterer ist im Vergleich jedoch so klein, dass er bei der Betrachtung der Eigenschaften von Licht meist vernachlässigt wird. Das traf bis jetzt auch für nichtlineare Effekte zu, bei denen das Licht so viel Energie trägt, dass es die Eigenschaften des Materials verändert, auf das es trifft. Ein solcher nichtlinearer Effekt ist die „optische Gleichrichtung“, bei der durch Lichteinfall eine Spannung erzeugen kann.

In ihrer neuen Arbeit zeigen die amerikanischen Forscher Prof. Stephen Rand und William Fisher, dass auch der magnetische Anteil des Lichts diesen Effekt hervorrufen kann. „Man kann sie die Gleichungen den ganzen Tag anschauen und wird diese Möglichkeit nicht erkennen.“, sagt Prof. Rand. Damit hat er nicht ganz Unrecht, denn zu mindestens im Studium lernt man, die magnetischen Anteile im Licht zu vernachlässigen.

Der neue Effekt könnte in naher Zukunft für den Bau einer neuen Art von Solarzellen genutzt werden, welche ohne Halbleiter auskommt. Stattdessen reichen ein homogener Kristall und eine Linse um das Licht in der nötigen Intensität zu fokussieren. Das wäre einfacher und damit billiger herzustellen, wäre ungiftig und könnte einen Wirkungsgrad von 10% erreichen. Derzeit sind die Materialien, die die neue Art optischer Gleichrichtung nutzen aber noch nicht ausgereift.

Hier ist die Pressemitteilung der Universität Michigan (englisch): http://ns.umich.edu/htdocs/releases/story.php?id=8368

Hier ist die Originalveröffentlichung (nur für Abonnenten/Unis, englisch): Optically-induced charge separation and terahertz emission in unbiased dielectrics

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