Sonnenenergie

Wissenschaftler entdecken magnetischen Effekt von Licht

Eine bisher unentdeckte Eigenschaft von Licht könnte zur Entwicklung neuartiger Solarzellen führen, die ohne Halbleiter auskommen.

Artikel veröffentlicht am 20. April 2011, 16:46 Uhr, Werner Pluta

Sonne (Foto: Lykaestria/ Wikipedia)

Wissenschaftler in den USA haben eine Entdeckung gemacht, die zur Entwicklung neuer Solarzellen führen könnte: Das Team der Universität des US-Bundesstaates Michigan in Ann Arbor um den Physiker Stephen Rand hat herausgefunden, dass die magnetischen Effekte von Licht deutlich größer sind als bisher gedacht. Diese Eigenschaften könnten zur Stromerzeugung mit Hilfe neuartiger Solarzellen genutzt werden, die ohne Halbleiter auskommen.

Elektrische und magnetische Effekte

Licht hat, wie alle physikalischen Kräfte, elektrische und magnetische Effekte. Letztere wurden aber bisher als so gering eingeschätzt, dass Wissenschaftler glaubten, sie vernachlässigen zu können. Zu Unrecht, wie Rand und seine Kollegen herausgefunden haben: Wenn Licht in der richtigen Intensität ein elektrisch nicht leitendes Material wie etwa Glas durchdringt, entsteht ein Magnetfeld, das deutlich stärker ist, als die Wissenschaftler erwartet hatten.

Das Feld ist etwa 100 Millionen Mal stärker, als sie geglaubt hätten. "Das ist eine sehr sonderbare Interaktion", gibt Rand zu. "Deshalb ist sie wohl auch über 100 Jahre übersehen worden." Dieser Effekt könnte sich aber nutzen lassen, um Strom zu erzeugen.

Optische Gleichrichtung

Es handele sich um eine bisher unbekannte Art der optischen Gleichrichtung, vermutet William Fisher, ein Mitglied aus Rands Team. Bei der herkömmlichen optischen Gleichrichtung trennt das elektrische Feld des Lichts die Ladungen in einem Material. Dieser photoelektrische Effekt wird zur Erzeugung von Strom mit Hilfe von Photovoltaikanlagen genutzt.

Das Magnetfeld bringt die Elektronen in eine C-förmige Anordnung, wie Fisher erklärt. Diese bewegen sich dann ein Stück. "Diese C-Form der Ladungsbewegung erzeugt sowohl einen elektrischen als auch einen magnetischen Dipol. Wenn wir viele davon in einer Reihe in einer langen Faser aufbauen, können wir eine große Spannung erzeugen. Wenn wir diese abnehmen, können wir das System als Stromquelle nutzen."

Intensität zu gering

Das Problem ist derzeit noch die Intensität: Das Licht muss mit einer Intensität von 10 Millionen Watt pro Quadratzentimeter auf Glas auftreffen, um diesen Effekt zu erzeugen. Eine solche Intensität hat Sonnenlicht aber nicht. Die Wissenschaftler wollen nun Materialien suchen, bei denen dieser Effekt bei einer geringeren Intensität auftritt.