Przejście na ekologiczne źródła energii to proces stopniowy, który na Dolnym Śląsku przebiega w podobnym tempie jak w innych regionach. Technologia, która to umożliwia, jest obecnie nadzieją świata, który stawia na ekologiczne źródła energii w trosce o środowisko naturalne. Ludzie docenili fotowoltaikę, ale mało kto pamięta, że wszystko zaczęło się we Wrocławiu od prac niemieckiego fizyka Philippa von Lenarda. Początki fotowoltaiki sięgają XIX wieku, a wyniki jego badań zostały uhonorowane Nagrodą Nobla w 1905 roku. Więcej szczegółów znajdziesz na stronie wroclaw.name.
Krótka historia tego pomysłu
Słońce dociera swoimi promieniami do każdego zakątka świata, dlaczego zatem nie wykorzystać jego energii na różne ludzkie potrzeby? Takie myśli pojawiały się w głowach wielu wykształconych ludzi w przeszłości. Jednym z pierwszych twórców, jak już wspomniano, był Lenard, a po nim nad wyjaśnieniem efektu fotoelektrycznego pracował słynny Albert Einstein. Nawiasem mówiąc, on również otrzymał Nagrodę Nobla w 1921 roku.
Oczywiście przejście od teorii do praktyki zajęło trochę czasu. Pierwsze moduły fotowoltaiczne zostały opracowane w połowie XX wieku, pojawił się jednak pewien problem: niska wydajność i wysokie koszty produkcji. Z czasem technologia była stopniowo udoskonalana, co pozwoliło zredukować te wady do zera. Ostatecznie w latach 80. w Stanach Zjednoczonych powstały pierwsze elektrownie słoneczne.
Kim jest Philipp von Lenard?
Philipp Eduard Anton von Lenard urodził się w Bratysławie, a fizykę studiował w Budapeszcie, Berlinie, Wiedniu i Heidelbergu. W latach 1892-1894 pracował jako adiunkt i asystent Heinricha Hertza na Uniwersytecie w Bonn, a później jako profesor na Uniwersytetach w Heidelbergu i Kilonii.
Lenard początkowo pracował nad zjawiskami fosforescencji i luminescencji, a następnie zajął się badaniem promieni katodowych, odkrytych nieco wcześniej przez Juliusa Plückera. Istniały dwa przeciwstawne poglądy na ich naturę. Stanowisko niemieckich fizyków było takie, że promienie katodowe były falami tego samego typu co fale ultrafioletowe. Z kolei angielscy naukowcy nazywali promienie katodowe korpuskularnymi.
Przez pewien czas Philipp przebywał w centralnym mieście Dolnego Śląska i wykładał na Uniwersytecie Wrocławskim. To właśnie tutaj naukowiec dokonał niektórych ze swoich odkryć w dziedzinie fotowoltaiki.
Rewolucyjne badania
Aby zbadać naturę promieni katodowych, w 1893 roku Lenard stworzył lampę wyładowczą z aluminiową ścianką naprzeciw katody. Była ona wystarczająco gruba, aby utrzymać próżnię lub gaz pod zmniejszonym ciśnieniem wewnątrz rury, ale wystarczająco cienka, aby umożliwić promieniom katodowym przejście na zewnątrz.
Obserwując luminescencję powodowaną przez promienie katodowe, Lenard odkrył, że na zewnątrz lampy promienie, które z niej wychodziły, nie zmieniały kierunku. Były odchylane zarówno przez pola elektryczne, jak i magnetyczne, jonizowały powietrze i miały zasięg kilku metrów w próżni i około decymetra w atmosferze ziemskiej. Udowodniło to słuszność poglądów angielskich fizyków, tj. korpuskularną naturę tych promieni. W ciągu następnych kilku lat dalsze badania naukowców Jeana Perrina, Johna Josepha Thomsona i Wilhelma Wienera dowiodły, że promienie katodowe są wiązką elektronów.
Do 1898 roku Lenard poświęcał się badaniom nad promieniami katodowymi, kiedy to zaczął badać efekt fotoelektryczny odkryty przez Wilhelma Hallwachsa w 1887 roku. Zdał sobie sprawę, że płytka cynkowa używana jako katoda lampy wyładowczej i wystawiona na działanie światła ultrafioletowego emituje ładunki ujemne, które mogą gromadzić się na anodzie. Inni naukowcy przeprowadzili własne badania i dokonali ważnych odkryć.
Lenard opublikował wyniki swoich badań w 1902 roku w książce Über lichtelektrische Wirkung („O działaniu fotoelektrycznym”). Zrozumiał i wyjaśnił opinii publicznej, że stosunek ładunku do masy dla cząstek powstających w efekcie fotoelektrycznym był taki sam jak dla elektronów. Prawa efektu fotoelektrycznego sformułowane w tym zakresie były rewolucyjne, a dwa z nich zaprzeczały temu, co zostało powiedziane w XIX wieku. W szczególności Lenard odkrył, że istnieje częstotliwość progowa fali świetlnej, poniżej której efekt fotoelektryczny nie występuje. Drugim ważnym wnioskiem było to, że maksymalna energia fotoelektronów nie zależy od natężenia fali świetlnej padającej na katodę.
Nagroda Nobla
Wyniki uzyskane przez Lenarda zostały szybko uznane za prawdziwe w kręgach naukowych. W 1905 roku Philippe Lenard otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki, która trafiła do bohatera właśnie za jego badania nad promieniami katodowymi. Oczywiście Lenard był tylko jednym z tych, którzy po prostu położyli podwaliny pod dalszy rozwój elektrowni fotowoltaicznych, ale bez jego badań, prowadzonych w szczególności we Wrocławiu, mogłyby one nie istnieć.
Niestety, Lenard przeszedł również do historii jako zagorzały faszysta, szerzący idee o wyższości rasy aryjskiej. Przez pewien czas był w dobrych stosunkach z Albertem Einsteinem, ale później polityka ich poróżniła. Philipp zwalczał tak zwaną żydowską fizykę, w tym teorię względności. Oczywiście nie zgodziłby się, że niemieckie rządy we Wrocławiu były brutalne, ale taka opinia też ma prawo istnieć. Przynajmniej Lenard wniósł swój wkład w postęp.