Laser pomoże w zwiększeniu wydajności organicznej fotowoltaiki
Grupa brytyjskich naukowców z uniwersytetu Imperial College London opracowała proces umożliwiający wgląd w to, co się dzieje ułamki sekundy po tym, jak strumień światła uderzy w ogniwo fotowoltaiczne. Pierwsze testy udowodniły, że opracowana technika może być pomocna w udoskonalaniu wydajności organicznych ogniw PV.
Obserwacja pierwszych momentów procesu przekształcania strumienia fotonów (światła) w energię elektryczną może mieć fundamentalne znaczenie dla ulepszania wydajności nowych ogniw fotowoltaicznych OPV.
O organicznych ogniwach fotowoltaicznych (OPV) mówi się coraz więcej – w niedalekiej przyszłości mogą one stać się konkurencyjne względem powszechnie stosowanych krzemowych odpowiedników. Dziś jednak naukowcy borykają się z dużą niestabilnością i nieefektywnością procesów przebiegających w OPV.
Proces obserwacji opracowany przez brytyjskich naukowców polega na wystrzeleniu impulsu laserowego trwającego 15 femtosekund (femto oznacza 10(-15) sekundy) w kierunku ogniwa w celu wzbudzenia reakcji. Natychmiast po tym badacze wystrzeliwują impuls rentgenowski trwający attosekundy (atto oznacza 10(-18) sekundy), który mierzy zmiany zachodzące w materiale w wyniku działania impulsu laserowego.
.gif)
W efekcie przeprowadzonego eksperymentu zespół zaobserwował po raz pierwszy bezpośrednie sygnatury rentgenowskie stanu początkowego materiału, gdy elektrony są wybijane ze swoich początkowych pozycji. Wybijanie elektronów doprowadza do generacji par elektronów i „dziur”, które mogą poruszać się w materiale, skutkując generacją ładunku elektrycznego.
Opisany stan początkowy szybko przekształcił się w nowy, bardziej stabilny stan w ciągu zaledwie 50 femtosekund.
Kluczowe odległości między łańcuchami molekuł
Wcześniej profesor Tom Penfold z Newcastle University wykonał obliczenia, które pokrywały się z obserwacjami naukowców z Imperial College London, pokazując, że stan początkowy zależał od odległości między łańcuchami cząsteczek w materiale. To odkrycie potwierdza, że badanie zmian odległości między łańcuchami molekuł w materiale półprzewodnikowym może być warte kontynuowania pod kątem zwiększania wydajności ogniw organicznych.
Zespół badaczy z Imperial College London zamierza prowadzić dalsze analizy przy zastosowaniu technik laserowych z wykorzystaniem innych materiałów półprzewodnikowych.
Radosław Błoński
redakcja@gramwzielone.pl
© Materiał chroniony prawem autorskim. Wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy Gramwzielone.pl Sp. z o.o.
