Una delle maggiori sfide per la società odierna è trovare pulito, forme di energia sicure e convenienti. Gli scienziati dell'Università del Maryland stanno lavorando allo sviluppo di nuove tecnologie per risolvere tali sfide, tra cui Marina Leite, Professore Associato presso il Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali e presso l'Istituto di Ricerca in Elettronica e Fisica Applicata, e la sua squadra. Energia solare, che è imbrigliato dalla luce/calore del sole, è una fonte di energia rinnovabile particolarmente importante.

La dott.ssa Leite e il suo team sono impegnati nello sviluppo di nuovi materiali che possono essere utilizzati nelle applicazioni di raccolta e stoccaggio di energia. Attualmente, stanno lavorando per un design di nuova generazione di dispositivi a celle solari. Nello specifico, stanno sviluppando metodi di imaging microscopico per scattare fotografie su scala nanometrica delle prestazioni di materiali emergenti e disomogenei, quei materiali la cui struttura è disuguale in punti diversi. Pensa al pianeta Terra, per esempio:la sua densità varia in base alla posizione (es. crosta, oceano, mantello, nucleo, eccetera.). Queste immagini possono quindi essere utilizzate nel fotovoltaico, il processo di conversione della luce in elettricità utilizzando una sorta di materiale semiconduttore.

Una promettente nuova classe di materiale fotovoltaico, perovskiti organiche-inorganiche ibride a base di piombo metilammonio, è attualmente uno dei materiali più efficienti, ed è economico e facile da produrre. Il problema con tale materiale è che è volatile, dinamico – il materiale cambia una volta che le celle solari sono esposte alla luce e all'umidità, che a sua volta influisce sulle prestazioni del dispositivo e gli scienziati non sono stati in grado di spiegare perché. Nessuno aveva mai osservato le prestazioni del materiale in tempo reale attraverso una nano-lente, fino ad ora.

"Il nostro nuovo metodo di microscopia a forza Kelvin Probe preserva la sensibilità spaziale aumentando la velocità di scansione di> 100 volte rispetto a quelli convenzionali. Fondamentalmente, impiegheremmo 30 minuti per acquisire una mappa delle prestazioni su nanoscala, e ora possiamo ottenere questa stessa mappa in soli 16 secondi! Di conseguenza, ora risolviamo in tempo reale e su scala nanometrica, i cambiamenti che avvengono all'interno del materiale quando è esposto alla luce, " Ha detto Leite. "Risolvendo spazialmente come funziona ogni grano e interfaccia del materiale della cella solare (le risposte elettriche e ottiche), possiamo quindi progettare dispositivi con prestazioni migliorate."

Questa ricerca è stata pubblicata nell'American Chemical Society's Nano lettere il 22 febbraio, 2017 - il documento è intitolato, "Dinamica di tensione a circuito aperto su nanoscala in tempo reale delle celle solari perovskite".