(Clase I)
El efecto fotoeléctrico
El efecto fotoeléctrico fue descubierto en 1838 por el físico francés Alexandre Edmond Becquerel con tan solo 19 años, sin embargo fue descrito experimentalmente por el científico Heinrich Rudolf Hertz a finales del siglo XIX, en uno de sus experimento pudo comprobar el impacto de la luz (radiación electromagnética) en la conductividad eléctrica de los metales. Al contar con dos electrodos a una distancia determinada conectados a alta tensión e iluminar un electrodo con luz ultravioleta este desprendía electrones hacia el otro electrodo, esto no sucedía cuando el electrodo no era iluminado.
Hasta mediados del año 1905 el efecto fotoeléctrico era un fenómeno eléctrico de público conocimiento, sin embargo los científicos más prestigiosos de la época no podían explicar ni comprender en su totalidad. Los científicos suponían que al aumentar la «intensidad» de la luz que impactaba sobre el electrodo también debía aumentar la energía de los electrones desprendidos de la placa. Para la sorpresa de casi todo el mundo al aumentar la intensidad de la luz que impactaba sobre la placa, aumentaba la cantidad de electrones desprendidos pero no aumentaba la energía cinética de los electrones.
Fue hasta que la mente brillante de un joven científico alemán que se convertiría en uno o el más reconocido a nivel mundial quién logró explicar y comprender el impacto de la luz sobre los metales. Para completar su teoría tomó la idea de Max Planck que proponía que la energía viajaba en «paquetes de energía» a los que denominó «Cuantos». El joven científico propuso la dualidad de la luz, esta podía ser a la misma vez onda y partícula y llamó a los «Cuantos» de Planck «Fotones». Algo difícil de aceptar para los tiempos y los conocimientos que se tenían hasta entonces. La luz al comportarse como partícula podía generar energía. Un fotón al impactar en la placa metálica podía «liberar» un electrón, los electrones liberados de la placa fueron denominados «Fotoelectrón».
La teoría del joven científico fue titulada «Un punto de vista heurístico sobre la producción y transformación de la luz» donde determinaba que la energía de los electrones desprendidos de la placa no dependían de la «intensidad» de la luz con la que impactaban el metal, sino que la energía de los fotoelectrones dependía de la «frecuencia» de la luz. La luz de onda corta más cercana a luz ultravioleta al impactar sobre la placa metálica podía liberar electrones con más energía que los electrones iluminados con una luz de onda larga cercana a la luz infrarroja. La energía de los fotoelectrones será el resultado de la diferencia de energía con la que fue emitido el fotón, menos la energía utilizada para el traslado desde la fuente de emisión hasta el metal, menos la energía necesaria para romper el enlace molecular del elemento en la capa de valencia del mismo. Dependerá del material que sea iluminado, la energía «perdida» en romper el enlace de los electrones de la capa de valencia, será menor para elementos conductores y será mayor en elementos semi-conductores.
«Un punto de vista heurístico sobre la producción y transformación de la luz» fue una de las 4 teorías científicas postuladas por el mismo joven, Albert Einstein,. Las 4 dentro de quizás las 10 teorías científicas más brillantes e importantes para el desarrollo mundial conocidas hasta este momento. Albert Einstein fue premiado en 1921 con un premio Nobel de física debido a su teoría «Un punto de visto heurístico sobre la producción y transformación de la luz».
El efecto fotoeléctrico abrió un campo para el desarrollo de nuevas tecnologías, fue así como en 1954 en los laboratorios «Bell» se desarrollo la primera celda solar fotovoltaica funcional que tenía cerca de un 4% de eficiencia, la cual fue mejorando en unos pocos años. En 1958 Vanguard 1 fue el primer satélite espacial que utilizó energía solar fotovoltaica para su funcionamiento y en 1963 uno de los primeros sistemas solares fotovoltaicos aislados en la Tierra fue instalado para alimentar el consumo de un faro en Ogami una isla de Japón.
El desarrollo de la tecnología fotovoltaica a mejorado de manera exponencial, tanto en la eficiencia de la tecnología como en el acceso económico para todas las personas, la tecnología fotovoltaica es una de las energías renovables que más a crecido en los últimos años a nivel mundial y también en Chile, debido a que contamos con un rico recurso solar que permite que los sistema fotovoltaicos tengan una de las mejores generaciones de energía del mundo. Hoy podemos ver sobre los techos de nuestras casas paneles solares que ayudan a tener un ahorro de energía en las cuentas de electricidad o contar con energía eléctrica en sectores rurales aislados donde las personas no tienen acceso a la compañía de electricidad.
