Resta molto da imparare su come la carica si muove lungo le molecole che compongono gli strati di materiali nelle celle solari. Questi dettagli sono rimasti nascosti a causa delle sfide dirette, osservazione in tempo reale del movimento degli elettroni e dei loro buchi alle interfacce dove si incontrano due materiali di celle solari. Utilizzando impulsi ultravioletti estremi ultraveloci, i ricercatori hanno osservato mentre i fori venivano iniettati attraverso i materiali di interfaccia trovati nelle celle solari ibride di perovskite. Le esplosioni di luce ultravioletta estrema duravano solo femtosecondi. Le raffiche hanno permesso ultraveloci, misurazioni specifiche dell'elemento. Gli esperimenti hanno rivelato quali stati dell'atomo di nichel sono i principali accettori di lacune.

Imparare come si muove la carica negli strati di materiale delle celle solari potrebbe rivelare parametri di progettazione mancanti. Questi parametri potrebbero consentire agli scienziati di controllare come si muove la carica all'interno dei pannelli solari o dei LED, compresi progetti futuri basati su nuovi materiali.

Una conoscenza dettagliata del movimento di carica in tempo reale nei materiali delle celle solari potrebbe aiutare scienziati e ingegneri a progettare celle solari migliori. Qui, gli scienziati devono gestire sia gli elettroni che i buchi che rimangono. Nello specifico, hanno bisogno di un modo per raccogliere e spostare i buchi di elettroni, i punti in cui gli elettroni potrebbero essere ma non lo sono. Ma c'è un problema.

Gli stati superficiali dei materiali di ossido che facilitano il trasferimento del foro sono difficili da studiare perché è difficile sondare direttamente tra gli strati di materiali, e le dinamiche di carica sono estremamente veloci, rendendo difficile seguirli in tempo reale. I ricercatori hanno ideato un nuovo modo di esaminare il trasporto di carica all'interno di materiali stratificati. Il loro nuovo approccio consente loro di osservare in tempo reale come si formano i buchi e come si muovono gli elettroni risultanti, e hanno dimostrato il metodo caratterizzando l'interfaccia formata con ossido di nichel sopra ossido di ferro. Il metodo impiega la spettroscopia di riflessione-assorbimento dell'ultravioletto estremo utilizzando minuscole esplosioni di luce ultravioletta estrema della durata di pochi femtosecondi.

I brevi burst consentono la misurazione in tempo reale della dinamica degli elettroni, e l'energia di scoppio consente misurazioni specifiche dell'elemento all'interno di materiali stratificati. Hanno scoperto che uno ione di nichel transitorio (Ni ₃ ⁺ ) si forma dopo che la luce solare eccita lo strato di ossido di ferro sottostante. Questo dice ai ricercatori come funzionano i fori nell'ossido di nichel. Inoltre, il lavoro del team ha mostrato che i fori vengono iniettati nello strato di ossido di nichel tramite un processo in due fasi che inizia con un rapido, dissociazione dell'eccitone (coppia elettrone-lacuna) nello strato di ferro. Con questa ricerca, gli scienziati hanno rivelato la natura chimica dello stato accettore di lacune nell'ossido di nichel. Anche, hanno mostrato come la dissociazione degli eccitoni e il trasferimento del foro interfacciale si verificano all'interfaccia dell'ossido di nichel e dell'ossido di ferro, un'interfaccia modello