O întrebare des întâlnita în testele de cultura generala se refera la motivul pentru care Albert Einstein (1879-1955) a obtinut, în 1921, premiul Nobel pentru fizica. Multi ar fi tentati sa spuna ca recompensa a venit, firesc, pentru descoperirea teoriei relativitatii, adevarul fiind cu totul altul, Einstein primind Nobelul pentru cercetarile întreprinse în 1905 referitoare la efectul fotoelectric extern. Acesta consta în emisia de electroni în exteriorul unui metal sau a unui semiconductor sub actiunea radiatiilor din domeniul vizibil si ultraviolet. Einstein explica acest fenomen cu ajutorul teoriei cuantice a lui Max Plank, operând cu termeni precum cuante de energie, constanta lui Plank, praguri de energie, fotoelectroni etc., oricum, niste lucruri despre care a auzit putina lume, si mai putini fiind însa cei care le pricep cu adevarat. Sunt mai multe fenomene asociate cu denumirea de efect fotoelectric, precum efectul fotoelectric intern care înseamna punerea în libertate, în masa unui semiconductor, a purtatorilor de sarcini sub actiunea iluminarii, fara ca acestia sa paraseasca materialul, sau efectul fotovoltaic, care consta în aparitia unei tensiuni electromotoare la contactul dintre un semiconductor si un metal sau la contactul dintre doi semiconductori daca regiunea de contact este iradiata cu un fascicul de lumina. Cu alte cuvinte, daca este iluminat un anumit tip de material, se obtine curent electric. Este principiul pe baza caruia functioneaza panourile fotovoltaice pe care le întâlnim pe câmpuri, pe acoperisurile caselor, pe fatadele cladirilor etc. Asa cum se întâmpla de multe ori, si efectul fotoelectric a fost observat cu multa vreme înainte de a fi explicat si înteles în mod stiintific. Astfel, în 1839, fizicianul francez Edmond Becquerel (1820-1891) a sesizat capacitatea unor materiale de a crea o sarcina electrica prin expunerea la lumina, acest fenomen fiind utilizat, la vremea aceea, doar pentru masurarea intensitatii luminoase. În 1873, inginerul electric englez Willoughby Smith reia cercetarile efectuate de Becquerel, care au fost apoi continuate în 1876 de catre William Grylls Adams si Richard Evans Day. În 1881, inventatorul american Charles Fritts a creat primul panou fotovoltaic comercial, care era descris de Fritts ca fiind continuu, constant si de o forta considerabila nu numai prin expunerea la lumina soarelui, ci si la lumina slaba si difuza a zilei. Din pacate, lucrurile nu stateau deloc asa, respectivele panouri solare fiind foarte ineficiente, chiar si în raport cu sistemele de obtinere a energiei electrice de la vremea aceea. Abia în 1941 americanul Russell Ohl (1898-1987) a inventat prima celula solara moderna, care a stat la baza realizarii, în 1954, de catre Bell Telephone Laboratories din New Jersey S.U.A. a primei celule solare din siliciu care putea fi comercializata. Un panou fotovoltaic este compus din mai multe celule fotovoltaice conectate electric si laminate între folii de acetat de vinil cu transparenta înalta, acoperite cu sticla cu continut redus de fier si rezistenta la intemperii, ca, de ex., la grindina. Elementul esential al celulei fotovoltaice îl reprezinta siliciul, care se poate prezenta în forma monocristalina, policristalina sau amorfa. Cele mai utilizate sunt celulele policristaline, care au aprox. acelasi randament ca si cele monocristaline, la preturi apropiate, pe când celulele cu siliciu în stare amorfa au un pret mai ridicat. Un sistem fotovoltaic include de obicei o serie de panouri fotovoltaice, un invertor (cel care transforma curentul continuu pe care îl genereaza celulele - cu care nu prea ai ce face într-o gospodarie, în afara de a alimenta o lanterna sau un aparat de radio portabil - în curent alternativ), un pachet de acumulatoare pentru stocarea energiei, un controler de încarcare, cablaje de interconectare, întrerupatoare de circuit, sigurante, contoare de tensiune si, optional, un mecanism de urmarire solara. Bineînteles ca cele mai eficiente panouri sunt cele care se orienteaza singure dupa Soare. Pe Bulevardul Prof. Dr. D. Mangeron, lânga Facultatea de Inginerie Electrica, Energetica si Informatica aplicata, pot fi vazute noua panouri fotovoltaice. Trei sunt fixe, iar sase se pot orienta dupa Soare, trei dintre acestea având o mobilitate în jurul unei axe, iar alte trei, cele mai performante, au o mobilitate în jurul a doua axe. Acestea din urma au atasate si niste mici elice care se rotesc în bataia vântului. Sunt, de fapt, niste anemometre, adica niste sisteme care masoara viteza vântului. Când aceasta atinge o valoare limita, atunci panourile sunt orientate paralel cu solul, pentru a nu fi afectate de curentii de aer. De ce, totusi, utilizarea panourilor fotovoltaice a cunoscut asa o dezvoltare accentuata abia în ultimii ani? Este vorba, printre altele, de costurile de fabricatie, care au scazut din 1976 cu 99,6-. Se aplica Legea lui Swanson (un fel de Lege a lui Moore), care spune ca la fiecare dublare a productiei de panouri, costul acestora se reduce cu 20-. Legea este numita dupa Richard Swanson, fondatorul SunPower Corporation, un producator de panouri fotovoltaice, iar legea cu pricina pare sa aiba originea într-un articol din The Economist, publicat la sfârsitul anului 2012. Fata de pretul de acum 50 de ani, panourile fotovoltaice mai au un avantaj, acela al reciclarii, existând metode care permit recuperarea a pâna la 90- din sticla si 95- din materialele semiconductoare continute. Ce se va întâmpla în viitor? Se considera ca randamentul va creste de la aprox. 20- la 50- într-un timp nu prea îndelungat, apoi se vor generaliza panourile transparente, care vor înlocui geamurile, care astfel vor produce atât curent electric, cât si curent de aer, care ne da tot soiul de dureri si junghiuri mai mult sau mai putin închipuite. Oricum, energia solara este o resursa pe care o utilizam într-o cantitate extrem de redusa, daca ne gândim ca Soarele trimite pe suprafata Pamântului, într-o ora, cam câta energie se consuma pe planeta într-un an. Si asa ne dam seama de câta dreptate avea Goethe atunci când spunea, la 22 martie 1832, înainte de a-si da ultima suflare: Licht, mehr Licht! (Lumina, mai multa lumina!) Prof. univ. dr. ing. Neculai Eugen Seghedin, cadru didactic si prorector responsabil cu activitatea didactica la Universitatea Tehnica „Gheorghe Asachi” din Iasi
