Un nuovo microscopio ultraveloce ha rivelato i percorsi che seguono gli elettroni nelle celle solari, facendo luce su come migliorarne l’efficienza.
Il microscopio, sviluppato dai ricercatori dell'Università della California, Berkeley, può seguire il movimento degli elettroni in tempo reale, con una risoluzione di pochi femtosecondi (quadrilionesimi di secondo). Ciò ha permesso ai ricercatori di vedere come gli elettroni si muovono attraverso i diversi strati di una cella solare e come sono influenzati da difetti e impurità.
I risultati potrebbero contribuire a migliorare l’efficienza delle celle solari, che attualmente sono limitate dal fatto che molti degli elettroni generati dalla luce solare vengono persi prima di poter essere convertiti in elettricità. Comprendendo come gli elettroni si muovono attraverso le celle solari, i ricercatori possono progettare nuovi materiali e strutture che consentiranno di raccogliere più elettroni.
"Si tratta di un importante passo avanti nella nostra comprensione del funzionamento delle celle solari", ha affermato l'autore principale dello studio, il dottor Jeffrey Bokor. "Essendo in grado di tracciare il movimento degli elettroni in tempo reale, ora possiamo vedere come sono influenzati dai diversi materiali e strutture utilizzate nelle celle solari. Questa conoscenza ci consentirà di progettare celle solari più efficienti in grado di convertire più luce solare in elettricità."
La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Nature Photonics.
Il microscopio ultraveloce utilizza una tecnica chiamata spettroscopia di fotoemissione risolta nel tempo per tracciare il movimento degli elettroni. In questa tecnica, un impulso di luce viene utilizzato per eccitare gli elettroni nella cella solare, quindi un secondo impulso di luce viene utilizzato per sondare l'energia e la quantità di moto degli elettroni eccitati. Misurando la differenza temporale tra i due impulsi, i ricercatori possono determinare la velocità degli elettroni.
Il microscopio può essere utilizzato anche per mappare la distribuzione spaziale degli elettroni. Ciò viene fatto scansionando il raggio laser attraverso la cella solare e misurando il segnale di fotoemissione in ciascun punto. L'immagine risultante mostra la posizione degli elettroni nella cella solare, il che può aiutare a identificare difetti e impurità che possono influire sull'efficienza della cella.
Il microscopio ultraveloce è un potente strumento che aiuterà i ricercatori a migliorare l'efficienza delle celle solari. Comprendendo come gli elettroni si muovono attraverso le celle solari, i ricercatori possono progettare nuovi materiali e strutture che consentiranno di raccogliere più elettroni e convertirli in elettricità. Ciò renderà le celle solari più convenienti ed efficienti e contribuirà ad accelerare la transizione verso un futuro di energia pulita.
