Een onderzoeksteam van de Universiteit van Osaka heeft een verbeterde methode ontwikkeld voor het maken van microscoopbeelden die snelle elektronen kunnen zien die door nanomaterialen die in zonnepanelen worden gebruikt, suizen. Door laserlicht op het juiste moment op het apparaat aan te brengen, deze groep bereikte voor het eerst een tijdresolutie van nanoseconden met behoud van de vergroting. Dit werk zou de kwaliteit van fotovoltaïsche materialen voor apparaten zoals zonnepanelen kunnen verbeteren door inefficiënties tijdens het productieproces te helpen identificeren en elimineren.

Bewakingscamera's zijn alomtegenwoordig, en uiterst waardevol voor de politie bij het proberen dieven te vangen. Echter, camera's die slechts één filmbeeld per minuut opnemen, zouden nutteloos zijn voor het arresteren van snelle overvallers die in minder dan zestig seconden kunnen ontsnappen. Zonnepanelen benutten de kracht van de zon wanneer elektronen opgewonden raken naar een hoger energieniveau, een leegte achterlatend, of "gat", achter. Echter, als een elektron recombineert met een gat voordat het de elektrode bereikt, de geoogste energie gaat verloren, "beroven" het apparaat van kritische efficiëntie.

De momenteel beschikbare microscopiemethoden zijn te traag om de onverlaten op heterdaad te betrappen. Dus het team in Osaka gebruikte elektrostatische krachtmicroscopie (EFM), waarin een kleine, trillende cantilevertip is gevoelig gemaakt voor elektrische ladingen die eronder passeren. EFM is nog steeds meestal te langzaam om elektronen en gaten in beweging te zien, maar hun belangrijkste innovatie was om gesynchroniseerde laserpulsen toe te passen die het monster raken op hetzelfde punt van de oscillatie van de cantilever. Door de vertragingstijd tussen het begin van de cyclus en de laserpuls te wijzigen, ze waren in staat om een ​​film te maken met frames zo snel als 300 nanoseconden. "Dit is de eerste keer dat iemand de tijdresolutie van nanoseconden kan combineren zonder in te boeten aan vergroting, ", zegt hoofdauteur Kento Araki.

Toen de onderzoekers de "plaats van de misdaad" onderzochten, ze waren in staat om videobewijs te verkrijgen van recombinatie terwijl deze plaatsvond. Deze methode kan zeer nuttig zijn voor het ontwerpen van efficiëntere zonnepanelen door de energieverliezen als gevolg van recombinatie te verminderen. Volgens senior auteur Takuya Matsumoto, "het onderzoek is ook potentieel nuttig voor de studie van katalysatoren of batterijen die afhankelijk zijn van lichtactivering."

Het artikel, "Tijdsopgeloste elektrostatische krachtmicroscopie met behulp van tip-gesynchroniseerde ladingsgeneratie met gepulseerde laserexcitatie, " werd gepubliceerd in Communicatie Fysica .