新しい超高速顕微鏡は、電子が太陽電池で採取する経路を明らかにし、効率を改善する方法に光を当てています。
カリフォルニア大学バークレー校の研究者によって開発された顕微鏡は、わずか数秒のフェムト秒（1秒の四分の一）の解像度で、電子の動きをリアルタイムで追跡できます。これにより、研究者は、電子が太陽電池の異なる層をどのように移動するか、およびそれらが欠陥や不純物の影響を受ける方法を確認することができました。
この所見は、太陽電池の効率を改善するのに役立つ可能性があります。太陽電池は、太陽光によって生成された電子の多くが電気に変換される前に失われるという事実によって現在制限されています。電子が太陽電池をどのように移動するかを理解することにより、研究者はより多くの電子を収集できるようにする新しい材料と構造を設計できます。
「これは、太陽電池がどのように機能するかについての理解における大きなブレークスルーです」と、研究主任のジェフリー・ボコール博士は述べています。 「電子の動きをリアルタイムで追跡できるようになることで、太陽電池で使用されるさまざまな材料や構造の影響を受ける方法を確認できます。この知識により、より多くの日光を電気に変換できるより効率的な太陽電池を設計することができます。」
この研究は、Nature Photonics誌に掲載されました。
超高速顕微鏡がどのように機能するか
超高速顕微鏡は、時間分解光排出分光法と呼ばれる技術を使用して、電子の動きを追跡します。この手法では、光のパルスを使用して太陽電池の電子を励起し、次に励起された電子のエネルギーと運動量をプローブするために、2番目の光のパルスを使用します。 2つのパルス間の時差を測定することにより、研究者は電子の速度を決定できます。
顕微鏡を使用して、電子の空間分布をマッピングすることもできます。これは、太陽電池全体でレーザービームをスキャンし、各ポイントで光排出信号を測定することによって行われます。結果として得られる画像は、太陽電池内の電子の位置を示しています。これは、細胞の効率に影響を与える可能性のある欠陥や不純物を特定するのに役立ちます。
太陽電池の未来
超高速顕微鏡は、研究者が太陽電池の効率を改善するのに役立つ強力なツールです。電子が太陽電池をどのように移動するかを理解することにより、研究者は、より多くの電子を収集して電気に変換できるようにする新しい材料と構造を設計できます。これにより、太陽電池はより手頃で効率的になり、クリーンエネルギーの未来への移行を加速するのに役立ちます。
