爱因斯坦：光伏之父—第1部分

爱因斯坦和光伏发电，在我们的CleanTechnica迷你系列新品发布会中推出了新的一年，并以此庆祝联合国2015年光年。Let It Shine的作者物理学家John Perlin在这里：6000年的太阳能故事揭示了爱因斯坦是现代光伏之父。

佩林在太阳能方面的专业知识相当丰富。《让它发光》是唯一一本彻底记录了太阳能在整个时间范围内的发展和应用的书，重点关注为持久的太阳能时代奠定基础的关键主题，人物和事件。

第一个太阳能电池阵列-1884年-由查尔斯·弗里茨（Charles Fritts）安装在纽约市的屋顶上。

我们已经报道了威洛比·史密斯（Willoughby Smith）及其惊人的实验，证明了硒的光敏性。那一年：1872.正是这一发现引起了两位英国科学家威廉·格里尔斯·亚当斯和理查德·埃文斯·戴的强烈兴趣。（本微型丛书中的其他先前文章：作者约翰·珀林（John Perlin）庆祝即将到来的光年，作家约翰·珀林（John Perlin）和太阳能电池，《今日太阳革命之路》：发现硒的光敏性，1875年发现的光伏技术：作者约翰·佩林的访谈；和光伏梦想：首次尝试将光伏商品化。）

我们的第五篇文章是关于光伏效应的消息传到其他科学家之后发生的事情，这激发了美国发明家查尔斯·弗里茨（Charles Fritts）的灵感，他于1881年建造了第一批太阳能电池板。Fritts报告说，在他的工作中，“电流是连续的，恒定的，并且不仅受到阳光的照射而且还受到昏暗，漫射的日光的作用。”

在我们关于英国科学家乔治·敏钦（George Minchin）的最后一集中，敏钦（Minchin）建议光的能量可能随波长的不同而不同，因此可能为光伏提供科学的解释。佩林指出，这样的观点无非是异端，因为光波理论是19世纪科学的基本命题，它要求光的强度取决于入射光量，而不是其长度的变化。这是我们对佩林先生的采访：

CleanTechnica：请详细说明为什么Minchin的概念可能被视为科学的异端。

佩林：一种新近发现的现象-导致材料流失电子的光-称为光电效应-对波动理论提出了质疑。

例如，物理学家菲利普·莱纳德（Philip Lenard）在1902年发现，增加入射到一种材料上的光的数量并不会增强该过程中所散发的电子的能量。但通过增加光的频率（即减小波长）可以做到。

CleanTechnica：还有其他类似的实验吗？

佩林：是。在另一个实验中，无论有多少长波长的光倒在物体上，都不会发生反应，而只是在最短的短波光下曝光，可以测量出光电效应。这些观察结果与波动理论并不相吻合，在波动理论中仅增加更多的光就足够了。

CleanTechnica：爱因斯坦如何与这种异端理论联系起来？

佩林：爱因斯坦在他所有的同时代人中，提出了最简单但最大胆，最具革命性的解释。爱因斯坦用一个简短但优雅的方程式证明了明钦（Minchin）早先提到的东西，即科学迄今未能解释所有来自太阳的能量。

CleanTechnica：你能分享他的方程式，并加以阐述吗？

佩林：E = hv，其中E是能量，h是普朗克常数，v是光的频率。在仅包含两个变量的简单方程式中，他表明光波携带的能量包称为光量子，现在称为光子。爱因斯坦继续证明，正如明钦（Minchin）所怀疑的，光量子的强度随波长的不同而变化–越短，它们的能量就越多。

CleanTechnica：显然，爱因斯坦的工作最初没有被接受吗？

佩林：绝对。爱因斯坦的同事们并不急于接受他对光的彻底修改。看到光既是波浪又是高能粒子，甚至震惊了他最强大的支持者。他最亲近的同事指责他“在关于光量子的推测中错过了目标”。像该领域的其他所有人一样，他们认为这是对构成19世纪科学大厦的支柱之一的攻击。

CleanTechnica：反对者名单中是否包括著名的美国物理学家米利肯（Milliken）？

佩林：是。即使在证明爱因斯坦的光量子方程在解释光电效应方面是正确的之后，米利肯也认为光子的物理性是“不可思议的”。1923年，即爱因斯坦发表他的光量子论文18年后，美国物理学家亚瑟·海利·康普顿（Arthur Hailey Compton）在静止的电子与短波之间产生了碰撞。就像在台球中一样，当母球击中目标时，光波会将其部分能量和动量传递给电子。这正是亚当斯和戴（Adams and Day）实验中发生的事情：从蜡烛的火焰辐射出的足够能量的光子撞击了硒中的电子。他们将能量和动量传递给电子。科学将电定义为带电电子的运动。康普顿实验后，爱因斯坦的光子和光伏效应的现实在科学界得到了普遍认可。

在下一集中，我们将展示爱因斯坦最著名的方程E = mc2的作用，该方程解释了太阳如何产生太阳能PV的燃料。

图片来源：第一个太阳能电池板，通过“让它发光”；柏林阿尔伯特·爱因斯坦的蜡p