Ha már szóba került a napelem, lássuk mi az amin javítani lehetne.
A napelem a fényelektromos hatás elvén működik. A fény ráesik a napelemre és annak anyagából elektronokat vált ki. Az elektronokat elvezetve villamos áram keletkezik, vagyis villamos energia termelődik.
A fényelektromos hatást Wilhelm Hallwachs (1859-1922) és Heinrich Hertz (1857-1894) német fizikusok fedezték fel 1888 körül. Megfigyelték, hogy ha egy fémlemez felületét ultraibolya fénnyel világítják meg, akkor a lemezből elektronok lépnek ki. A jelenséget részletesen Lénárd Fülöp (1862-1947) osztrák-magyar fizikus kezdte kutatni 1896 körül, aki korábban Hertz asszisztense volt. 1902-ben publikálta kísérletei eredményét, amelyek megmutatták, hogy:
- A kilépő elektronok száma a megvilágítás erősségétől függ (erősebb fény - több kilépő elektron).
- A kilépő elektronok sebessége (energiája) pedig a fény frekvenciájától függ (nagyobb frekvencia - nagyobb energia
Folyamatos fényhullámokat feltételezve nem ez volt várható. Azt várák, hogy az erősebb megvilágítás (nagyobb amplitúdójú hullám) nagyobb energiájú elektronokat fog kiváltani a fémlapból. De a kísérlet nem ezt mutatta. Lénárd azt tapasztalta, hogy ha növelte a megvilágítás erősségét, akkor a kilépő elektronok energiája nem növekedett meg, viszont több elektron lépett ki a fémlapból. Tehát a tapasztalat ellentmondott a régi elméletnek.
Einstein 1905-ben publikálta tanulmányát, amelyben a fényelektromos jelenség magyarázatát nem hullámokkal, hanem fotonok, vagyis fényrészecskék segítségével adta meg. Einstein gyermeteg magyarázata szerint a kis foton-golyócska nekiütközik az elektronnak és kiütik a helyéről, mit egyik billiárdgolyó a másikat.
Azóta már kiderült, hogy tök hibás a fotonos magyarázat. A helyes magyarázat szerint a fényhullám rezonancia útján adja át az energiát az atomnak. Az is kiderült, hogy a fény szakaszos hullám, ami miatt a fényerősség a hullámszakaszok számától függ, így pontosan megegyezik a kísérlet eredményével.
Tehát a fotonos magyarázat megbukott.
Ennek ellenére ma is a fotonokat erőltetik, valami titokzatos ok miatt. Miért probléma ez?
Azért, mert a helytelen elmélet akadályozza a fényelektromos hatás mélyebb megismerését.
Ha a helyes magyarázatból indulnának ki, akkor már valószínűleg sokkal jobb napelemeket tudnának gyártani.
