Μικρά βήματα για τα ηλεκτρόνια - το μέλλον; Το Ultrafast Microscope αποκαλύπτει μονοπάτια ηλεκτρονίων σε ηλιακά κύτταρα
Ένα νέο Ultrafast μικροσκόπιο αποκάλυψε τα μονοπάτια που λαμβάνουν τα ηλεκτρόνια στα ηλιακά κύτταρα, ρίχνοντας φως στο πώς να βελτιώσουν την αποτελεσματικότητά τους.
Το μικροσκόπιο, που αναπτύχθηκε από ερευνητές του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας, Berkeley, μπορεί να παρακολουθήσει την κίνηση των ηλεκτρονίων σε πραγματικό χρόνο, με ψήφισμα μόνο μερικών femtoseconds (τετράπλευρα του δευτερολέπτου). Αυτό επέτρεψε στους ερευνητές να δουν πώς τα ηλεκτρόνια κινούνται μέσα από τα διαφορετικά στρώματα ενός ηλιακού κυττάρου και πώς επηρεάζονται από ελαττώματα και ακαθαρσίες.
Τα ευρήματα θα μπορούσαν να βοηθήσουν στη βελτίωση της αποτελεσματικότητας των ηλιακών κυττάρων, τα οποία περιορίζονται επί του παρόντος από το γεγονός ότι πολλά από τα ηλεκτρόνια που παράγονται από το ηλιακό φως χάνονται πριν μπορέσουν να μετατραπούν σε ηλεκτρική ενέργεια. Με την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα ηλεκτρόνια κινούνται μέσω των ηλιακών κυττάρων, οι ερευνητές μπορούν να σχεδιάσουν νέα υλικά και δομές που θα επιτρέψουν τη συλλογή περισσότερων ηλεκτρονίων.
"Αυτή είναι μια σημαντική ανακάλυψη στην κατανόησή μας για το πώς λειτουργούν τα ηλιακά κύτταρα", δήλωσε ο συγγραφέας της μελέτης Dr. Jeffrey Bokor. "Με τη δυνατότητα παρακολούθησης της κίνησης των ηλεκτρονίων σε πραγματικό χρόνο, μπορούμε τώρα να δούμε πώς επηρεάζονται από τα διαφορετικά υλικά και δομές που χρησιμοποιούνται στα ηλιακά κύτταρα.
Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Photonics.
Πώς λειτουργεί το Ultrafast Microscope
Το Ultrafast μικροσκόπιο χρησιμοποιεί μια τεχνική που ονομάζεται φασματοσκοπία φωτοεκπομπής που επιλύει το χρονικό διάστημα για την παρακολούθηση της κίνησης των ηλεκτρονίων. Σε αυτή την τεχνική, ένας παλμός φωτός χρησιμοποιείται για να διεγείρει τα ηλεκτρόνια στο ηλιακό κύτταρο και στη συνέχεια χρησιμοποιείται ένας δεύτερος παλμός φωτός για να διερευνήσει την ενέργεια και την ορμή των διεγερμένων ηλεκτρόνων. Με τη μέτρηση της χρονικής διαφοράς μεταξύ των δύο παλμών, οι ερευνητές μπορούν να καθορίσουν την ταχύτητα των ηλεκτρονίων.
Το μικροσκόπιο μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη χαρτογράφηση της χωρικής κατανομής των ηλεκτρονίων. Αυτό γίνεται με τη σάρωση της δέσμης λέιζερ σε όλο το ηλιακό κύτταρο και τη μέτρηση του σήματος φωτοεκπομπής σε κάθε σημείο. Η προκύπτουσα εικόνα δείχνει τη θέση των ηλεκτρονίων στο ηλιακό κύτταρο, τα οποία μπορούν να βοηθήσουν στον εντοπισμό ελαττωμάτων και ακαθαρσιών που μπορούν να επηρεάσουν την αποτελεσματικότητα του κυττάρου.
Το μέλλον των ηλιακών κυττάρων
Το Ultrafast μικροσκόπιο είναι ένα ισχυρό εργαλείο που θα βοηθήσει τους ερευνητές να βελτιώσουν την αποτελεσματικότητα των ηλιακών κυττάρων. Με την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα ηλεκτρόνια κινούνται μέσω των ηλιακών κυττάρων, οι ερευνητές μπορούν να σχεδιάσουν νέα υλικά και δομές που θα επιτρέψουν τη συλλογή και τη μετατροπή περισσότερων ηλεκτρονίων σε ηλεκτρική ενέργεια. Αυτό θα κάνει τα ηλιακά κύτταρα πιο προσιτά και αποτελεσματικά και θα βοηθήσουν στην επιτάχυνση της μετάβασης σε ένα μέλλον καθαρής ενέργειας.
