Højhastighedsovervågning i solceller fanger rekombination på fersk gerning

Fig. 1. Skematisk diagram, der illustrerer princippet om spidssynkroniseret tidsopløst elektrostatisk kraftmikroskopi. Kredit:Osaka University

Et forskerhold ved Osaka University har udviklet en forbedret metode til fremstilling af mikroskopbilleder, der kan spotte hurtige elektroner, der lyner gennem nanomaterialer, der bruges i solpaneler. Ved at anvende laserlys på enheden på de helt rigtige tidspunkter, denne gruppe opnåede nanosekundtidsopløsning for første gang, mens forstørrelsen bibeholdtes. Dette arbejde kunne forbedre kvaliteten af fotovoltaiske materialer til enheder såsom solpaneler ved at hjælpe med at identificere og eliminere ineffektivitet under fremstillingsprocessen.

Overvågningskameraer er allestedsnærværende, og yderst værdifuld for politiet, når de forsøger at fange tyve. Imidlertid, kameraer, der kun optager et enkelt filmbillede i minuttet, ville være ubrugelige til at pågribe hurtige røvere, der kan tage deres flugt på mindre end tres sekunder. Solpaneler udnytter solens kraft, når elektroner bliver ophidset til et højere energiniveau, efterlader et tomrum, eller "hul", bag. Imidlertid, hvis en elektron rekombinerer med et hul, før den når elektroden, den høstede energi går tabt, "berøver" enheden for kritisk effektivitet.

Aktuelt tilgængelige mikroskopimetoder er for langsomme til at fange de misbrugere på fersk gerning. Så holdet i Osaka brugte elektrostatisk kraftmikroskopi (EFM), hvor en lille, vibrerende cantilever-spids er gjort følsom over for elektriske ladninger, der passerer under den. EFM er stadig normalt for langsom til at se elektroner og huller i bevægelse, men deres nøgleinnovation var at anvende synkroniserede laserimpulser, der ramte prøven på det samme punkt af cantileverens oscillation. Ved at ændre forsinkelsestiden mellem starten af cyklussen og laserimpulsen, de var i stand til at lave en film med billeder så hurtigt som 300 nanosekunder. "Dette er første gang nogen var i stand til at kombinere nanosekund tidsopløsning uden at ofre forstørrelse, " sagde hovedforfatter Kento Araki.

Fig. 2. Tidsopløste elektrostatiske kraftmikroskopibilleder af tolags organiske fotovoltaiske tyndfilm. Rammetrinet er 300 ns. Filmen viser tydeligt, at ladningen, der genereres på et overlag, forsvinder, og dalen ved kanten af overlaget fremstår som tidsudviklingen efter pulslysexcitationen. Kredit:Osaka University

Da forskerne undersøgte "gerningsstedet", de var i stand til at opnå videobeviser for rekombination, mens den foregik. Denne metode kan være yderst nyttig til at designe mere effektive solpaneler ved at reducere energitabet på grund af rekombination. Ifølge seniorforfatter Takuya Matsumoto, "forskningen er også potentielt nyttig til undersøgelse af katalysatorer eller batterier, der er afhængige af lysaktivering."

Artiklen, "Tidsopløst elektrostatisk kraftmikroskopi ved hjælp af spidssynkroniseret ladningsgenerering med pulseret laserexcitation, " blev offentliggjort i Kommunikationsfysik .

Sidste artikelAt køre en LED baglæns kan afkøle fremtidige computere

Næste artikelAt forme lys lader 2-D-mikroskoper fange 4-D-data