Подразделением Molecular Foundry Национальной Лаборатории Лоуренса Беркли (Berkeley Lab) при содействии калифорнийской компании PLANT PV разработан метод, использующий оптическую микроскопию для трехмерной визуализации процесса поглощени фотонов в тонкоплёночных солнечных элементах.

Об этой технологии сообщает вчерашняя публикация в журнале Advanced Materials.

Сфокусированный луч инфракрасных фотонов проникает внутрь материала. Когда в одной точке сходятся два фотона с низкими энергиями, создаются условия для возбуждения электронов. Эти электроны можно отслеживать, чтобы определить длительность возбужденного состояния — долгоживущие частицы (у которых больше шансов достичь электрода) имеют вид ярких пятен на получаемых микроскопом изображениях.

Систематическим перемещением лазерного луча по солнечной батарее создаётся полная 3D-картина оптоэлектронной динамики тестового образца в микронном масштабе.

Обеспечиваемое разрешение достаточно для того, чтобы видеть границы индивидуальных зёрен, интерфейсы подложки и другие внутренние препятствия, которые могут мешать возбужденным электронам достигать электрода, что ведёт к уменьшению эффективности работы солнечного элемента.

Авторы метода успешно испытали его, чтобы лучше понять почему добавление в распространённые тонкоплёночные солнечные элементы из теллурида кадмия, определенных химикатов, в том числе хлорида кадмия, улучшает их производительность. Объемные изображения показали, что в результате концентрации ионов хлора на границах зёрен, распределение долгоживущих электронов в материале становится более однородным.