Albert Einstein e l'effetto fotoelettrico: ecco le origini del fotovoltaico

Albert Einstein è sicuramente tra i più noti e importanti scienziati, una mente geniale che ha rivoluzionato il nostro modo di vedere l’universo. Nella sua incredibile carriera nel mondo della fisica ha fondato le basi di quella moderna e della meccanica quantistica. Soprattutto con la celebre teoria della relatività e la formula E=MC², conosciuta da tutti gli studenti del settore e non solo. Inoltre nel 1921 ottenne il Premio Nobel per la Fisica grazie al suo grande lavoro sull’effetto fotoelettrico. Proprio quest’ultimo punto andremo ad approfondire nell’articolo, scoprendo insieme di che cosa si tratta e come ha aiutato a dare le origini al fotovoltaico.

L’effetto fotoelettrico

Come abbiamo visto, gli studi e le scoperte sull'effetto fotoelettrico sono valse ad Einstein il Premio Nobel nel 1921. Ma che cos’è? Si tratta di un fenomeno quantistico che porta all’emissione di elettroni da una superficie metallica, non appena questa viene colpita da  una radiazione elettromagnetica di frequenza (che non deve essere inferiore a un determinato valore). Vediamo di riassumere le caratteristiche e gli studi sull’effetto fotoelettrico per una maggiore comprensione:

• Secondo Einstein la luce ha anche una natura corpuscolare oltre quella ondulatoria. Inoltre è costituita da delle particelle prive di massa, cioè i fotoni.
• L’energia dei fotoni è proporzionale alla frequenza dell’onda associata.
• Quando un fascio di luce (fotoni) colpisce la superficie di certi metalli vengono emessi elettroni.
• L’emissione di elettroni avviene solo nel momento in cui la frequenza di luce incidente supera un certo valore di soglia.
• Il numero di elettroni varia in base all’intensità della luce incidente.
• L’energia cinetica degli elettroni che vengono emessi, dipende dalla frequenza della luce.

Vediamo ora nel prossimo paragrafo come gli studi di Einstein riguardo l’effetto fotoelettrico abbiano dato un valido contributo alla nascita del sistema fotovoltaico che oggi tutti conosciamo!

Le origini del fotovoltaico

Oggi si sente spesso parlare di fotovoltaico, sistemi innovativi e tecnologicamente avanzati che sono in grado di creare energia sfruttando fonti rinnovabili. Una scelta sostenibile importante, vista la situazione tragica che stiamo vivendo attualmente, sia riguardo la crisi energetica che l’inquinamento del pianeta. Le origini del fotovoltaico sono molto lontane e sono il frutto di continui studi e scoperte nel corso degli anni da parte di scienziati diversi. Scopriamo insieme alcune delle tappe più importanti della storia:

• 1839. Alexandre Edmond Becquerel scoprì la generazione di un leggero flusso di corrente elettrica da alcuni elementi metallici esposti al sole. Chiamò questo fenomeno “effetto fotovoltaico”.
• 1876. Willoughby Smith, William G. Adams e Richard Evans scoprirono l’effetto della luce solare sul selenio, un materiale utilizzato nei cavi del telegrafo. Quando illuminato emetteva una leggera scarica di energia elettrica.
• 1879. Charles Fritts crea il primo pannello solare al mondo, ovviamente in uno stato “embrionale”. Questo era costituito da uno strato di selenio e da una pellicola d’oro che permetteva di produrre elettricità, anche se in una misura limitata.
• 1905. Albert Einstein con i suoi studi sull’effetto fotoelettrico, che gli valsero il Premio Nobel nel 1921, diede il suo contributo per le origini del fotovoltaico. Infatti l’effetto fotoelettrico è il fenomeno alla base della generazione di elettricità tramite le cosiddette celle fotovoltaiche.
• 1955. Gerald Pearson, Daryl Chapin e Calvin Fuller, scienziati del “Bell Labs”, realizzarono una cella fotovoltaica in silicio in grado di alimentare una piccola ricetrasmittente.
• 1958. Viene lanciato il primo satellite, il Vanguard I, alimentato da celle fotovoltaiche.
• Anni 60-70. Arrivano le prime commercializzazioni del fotovoltaico, che trova spazio anche grazie alla crisi petrolifera del tempo e la necessità di trovare nuove fonti di energia alternativa.
• 1979. In Italia viene installato il primo impianto fotovoltaico al Passo della Mandriola con una potenza di 1 kw.
• Anni 90-2000. Il fotovoltaico ha una crescita davvero strepitosa, trovando ampia diffusione. Grazie alle ricerche sul silicio è possibile creare impianti più efficienti e performanti, meno impattanti e più accessibili.
• Oggi. Gli impianti fotovoltaici sono davvero innovativi e tecnologicamente avanzati. Con il crescente inquinamento e la necessità di salvaguardare la Terra, sono diventati dei sistemi-simbolo del futuro sostenibile, per generare energia da fonti rinnovabili e diminuire le emissioni in natura.

Dietro al fotovoltaico ci sono anni e anni di studi e scoperte sorprendenti! Tutte le comodità moderne di oggi sono il frutto di duro lavoro nel tempo e niente deve essere dato per scontato o banalizzato. Per questo motivo potresti scoprire di più su tutti gli scienziati famosi che hanno fatto la storia, un modo per conoscere l’origine delle più importanti scoperte.